I fringuelli di Darwin

I fringuelli noti come “fringuelli di Darwin” sono un gruppo di uccelli diventati famosi perché oggetto degli studi di Charles Darwin sulle isole Galapagos. I fringuelli di Darwin costituiscono infatti un esempio chiaro di radiazione adattativa, fenomeno con cui da un progenitore comune si differenziano diverse specie.

La popolazione di fringuelli

Si tratta di 13 specie^[1] che colonizzano le isole Galapagos (sotto la bandiera dell’Ecuador) e l’isola del Cocco (Costa Rica). Si tratta di piccoli uccelli passeriformi, con una colorazione poco sgargiante tipicamente nera o sulle tonalità del marrone. La dieta di questi uccelli è molto varia, infatti spazia dalla frugivoria (a base di frutta) all’insettivoria. Questi uccelli sono abbastanza simili fra di loro ma differiscono per la dimensione del becco. In base a questa caratteristica, i fringuelli di queste isole sono classificati come aventi becco grosso, intermedio e piccolo.

La dimensione del becco è un’importantissima caratteristica in quanto influisce sulla dieta di ciascun fringuello, determinandone quindi anche il comportamento e la porzione di isola occupata. La differenziazione nella dieta è anche utile a ridurre la competizione interspecifica, ossia la competizione che può instaurarsi tra uccelli di specie diverse. Inoltre, le differenze nella dimensione del becco e del corpo ha portato i vari fringuelli a sviluppare canti distinti^[2]. Il richiamo canoro è, per questi e molti altri uccelli, un richiamo di accoppiamento. Questo fa sì che le differenze nel becco abbiano anche un’impatto sui comportamenti riproduttivi e dunque sull’evoluzione e diversificazione di questi uccelli.

Charles Darwin

Il viaggio sul HMS Beagle

Charles Darwin, grazie alla sua spedizione sulla nave Beagle, è stato il primo naturalista ad effettuare studi scientifici sull’arcipelago. I fringuelli erano già stati identificati dall’orniotologo John Gould e Darwin si avvalse di queste conoscenze per sviluppare la sua idea di evoluzione raccogliendo lui stesso ulteriori esemplari. La dimensione del becco è proprio la caratteristica su cui Darwin pose l’attenzione. Sebbene questa spedizione sia antecedente di 24 anni alla pubblicazione de “L’origine delle specie” (1859), alcune delle idee evolutive, poi espresse nel celebre manoscritto, sono già presenti:

Osservando questa gradazione e diversità di struttura in un gruppo piccolo e molto affine di uccelli, si può realmente immaginare che da uno scarso numero originario di uccelli di questo arcipelago, ogni singola specie di questo gruppo sia stata modificata per scopi differenti.

Viaggio di un naturalista attorno al mondo (1839)

In questa citazione Darwin anticipa già un concetto di fondamentale importanza per l’evoluzione: la radiazione adattativa. Secondo il naturalista, infatti, la variegatura di tratti osservati non poteva che essersi originata da un individuo la cui dimensione del becco si è poi modificata nel tempo per adattarsi a diverse esigenze.

L’origine delle specie

Nel suo più celebre manoscritto, Charles Darwin riprende l’esempio dei fringuelli delle Galapagos per corroborare le sue idee di evoluzione delle specie. Comparando le sue osservazione sull’arcipelago della Galapagos e quello di Capo Verde, egli sottolinea due aspetti importanti: gli organismi di un arcipelago sono simili, ma non identici, agli organismi che si trovano sul continente immediatamente più vicino e che gli organismi presenti alle Galapagos e a Capo Verde sono completamente distinti, seppure questi due territori abbiano una geologia e un clima equiparabile. Darwin giustifica queste due osservazioni sotto una luce evoluzionistica:

Mi sembra che questo fatto fondamentale non trovi spiegazione di sorta nell’abituale teoria delle creazioni indipendenti, mentre […] appare ovvio che le Galapagos debbano aver ricevuto degli immigrati dall’America, […] mentre a Capo Verde devono arrivare dall’Africa. È anche naturale che tali coloni debbano arrivare incontro a modificazioni, sebbene il principio dell’ereditarietà seguiti a rivelare qual è la terra di origine.

L’origine delle specie (1859)

Radiazione adattativa

La radiazione adattativa^[3], o evolutiva,  è un fenomeno evolutivo molto importante che si svolge in tempi geologicamente brevi (poche decine di milioni di anni). Essa consiste nella diversificazione di un numero elevato di specie a partire da un unico progenitore. Sono necessarie diverse condizioni affinché la radiazione adattativa possa avvenire.

In primo luogo è indispensabile l’apertura di un nuovo habitat, ossia un nuovo insieme di risorse e di spazio disponibile per la colonizzazione da parte di organismi. Inoltre, questa nuova nicchia deve essere in qualche modo isolata dall’ambiente di provenienza delle specie colonizzatrici. In questo modo, un pool casuale di individui tra gli organismi in grado di migrare potranno arrivare nel nuovo habitat e restare isolati rispetto alla popolazione di sorgente, ossia quella da cui hanno emigrato.

Infine, lo spazio di nuova colonizzazione deve possedere un certo grado di eterogeneità, affinché diverse popolazioni possano occupare differenti nicchie permettendo quindi il processo di diversificazione. La radiazione adattativa è ovviamente soggetta a fenomeni di mutazione (che possono esaltare la radiazione) e di selezione naturale. Una rapida speciazione e una forte correlazione dei tratti morfologici con l’ambiente sono due indizi molto importanti che suggeriscono che si è svolto un processo di radiazione adattativa.

Evoluzione del becco ed origine dei fringuelli

A partire dagli inizi del 2000 alcuni studiosi hanno ripreso i fringuelli di Darwin per analizzarne le differenze in chiave molecolare. Si è analizzata in particolare la regolazione durante lo sviluppo dei geni coinvolti nella formazione del becco. La scelta è ricaduta su questi geni perché il becco è uno dei tratti fisiologici su cui la selezione naturale agisce maggiormente. La regolazione di questi geni risulta molto precisa e anche piccole differenze hanno conseguenze in termini di fitness. Queste differenze, dovute a piccole variazioni spazio-temporali dell’espressione genica, producono la grande variabilità di forme caratteristica di questo gruppo di uccelli.

Nel 2015, un gruppo di ricercatori ha condotto un’indagine filogenetica sui fringuelli di Darwin; ossia lo studio della storia evolutiva e della genealogia delle specie attraverso analisi del DNA mitocondriale. Questo tipo di studi ha permesso di avanzare l’ipotesi secondo cui i primi eventi di speciazione siano avvenuti circa 900 mila anni fa. Tuttavia, l’identità del progenitore comune, da cui si sono poi evolute tutte le specie, resta ancora un’incognita^[4].

Curiosità

Il nome “fringuelli di Darwin” è stato reso famoso dal biologo britannico David Lack con il suo libro del 1947 intitolato “Darwin’s Finches: An essay on the general biological theory of evolution“. È curioso però notare come questi uccelli non siano veramente dei fringuelli. Le quasi venti specie che popolano le Galapagos sono infatti tutti classificate come Traupidi, una famiglia dell’ordine dei passeriformi. I “veri” fringuelli, anch’essi passeriformi, costituiscono però una famiglia ben distinta, quella appunto dei Fringillidi.

Conclusione

I Fringuelli di Darwin sono da circa 150 anni oggetto di studio dei biologi. Dapprima Darwin li utilizzò come esempio a sostegno della teoria dell’evoluzione, mentre al giorno d’oggi sono oggetto di analisi molecolari per sviscerare ancora meglio l’incredibile storia evolutiva che questo gruppo di uccelli ha avuto.

Referenze

1. Darwin’s finches – Galapagos Conservation;
2. Podos (2001). Correlated evolution of morphology and vocal signal structure in Darwin’s finches. Nature 409: 185–188;
3. Schluter, Dolph (2000). The Ecology of Adaptive Radiation. Oxford University Press;
4. Andersson et al. (2015), Evolution of Darwin’s finches and their beaks revealed by genome sequencing, Nature 518: 371–375;
5. L’evoluzione in atto fra i fringuelli di Darwin, Le Scienze;