I numeri primi sono dei numeri interi positivi che possiedono due soli divisori, ossia 1 e sé stessi. In natura questi numeri sono molto comuni, senza alcun senso di utilità apparente; ma è possibile che in certi casi questi numeri particolari favoriscano certi organismi? O si tratta unicamente di casualità?

8 o 5 dita?

I tetrapodi sono un gruppo di vertebrati, che presentano tra i caratteri ancestrali il possedere 5 dita negli arti anteriori e posteriori, almeno a livello embrionale. Le articolazioni dei tetrapodi si sono sviluppate da pinne lobate, che non presentano alcuna predisposizione a sviluppare 5 dita. Infatti, quando i primi vertebrati cominciarono ad avventurarsi sulla terraferma, le loro zampe sperimentarono un numero variabile di dita.

Nel Devoniano superiore convivevano assieme vertebrati simili agli attuali anfibi che possedevano 8, 7, 6 e 5 dita per zampa; alla fine di quel periodo però tutti questi organismi scomparirono, eccetto il lignaggio dei tetrapodi a 5 dita; perché è stato favorito tale numero primo?

Ci sono molti interrogativi e nessuna risposta certa per questo strano caso evolutivo, anche per la mancanza di fossili transizionali del Carbonifero Inferiore, dovuto ad un forte gap nel record fossile (il cosiddetto Romer’s gap).

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In verità, buona parte dei ricercatori è scettica nell’attribuire tale importanza a questo numero; la persistenza dei soli tetrapodi con sole 5 dita potrebbe essere stato causato da qualche caratteristica evoluta da questo gruppo, oppure si tratta solo di un caso fortuito. La presenza di numeri primi nei viventi può essere dunque una normale casualità senza alcun vantaggio evolutivo: in fondo esistono moltissimi numeri in natura, dunque l’esistenza di numeri primi è inevitabile. C’è però almeno un caso in cui il vantaggio dei numeri primi sembra essere comprovato, nel ciclo vitale di alcune specie di cicale.

Meno ci vediamo, meglio è

Magicicada è un genere di cicale nordamericane con un ciclo vitale molto lungo; le ninfe vivono sottoterra per 13 o 17 anni, in base alla specie, dopodiché emergono dal terreno per riprodursi.
Come si può ben notare, i loro cicli vitali sono a numeri primi. Questo fatto rende l’incontro tra le specie tredicennali e sedicennali meno frequente, ossia ogni 221 anni (il minimo comune multiplo di 13 e 17).

Un numero non primo con valori simili avrebbe una maggiore frequenza di incontri fra le specie (15 e 18 ad esempio hanno come minimo comune multiplo 90).

La ridotta coesistenza nella fase adulta di queste cicale riduce la competizione alimentare, oltre che diminuire il rischio di incroci tra diverse specie. Questa strategia sembra utile anche per diminuire la diffusione interspecifica di un fungo parassita (Massospora cicadina), che provoca sterilità negli adulti, seguita poi da morte prematura. Anche in questo caso l’evoluzione di cicli vitali a numeri primi potrebbe essere stata un caso, ma non si può negare l’effettivo vantaggio di questa inusuale strategia.

Bibliografia

• Why did we evolve five digits on each limb, and not another number?
• Fungus Facts Friday: Massospora cicadina
• Campos, P. R. A., de Oliveira, V. M., Giro, R., & Galvão, D. S. (2004). Emergence of Prime Numbers as the Result of Evolutionary Strategy. Physical Review Letters, 93(9). doi:10.1103/physrevlett.93.098107 (PDF)
• Clack, J.A. (2002). An early tetrapod from ‘Romer’s Gap’. Nature, 418, 72-76.