Tonti al mattino, geni alla sera

No, non si sta parlando di esseri umani, ma di scarafaggi!

E' cio' che Terry L. Page, biologo della Vanderbilt University, presenta nel suo ultimo lavoro, pubblicato online in questi giorni su PNAS. Page ha rilevato drammatiche variazioni nella capacita' di apprendimento di questo (non troppo simpatico...) insetto, in particolare nei rappresentanti della specie Leucophaea maderae, gia' protagonisti di numerosi studi di fisiologia e endocrinologia.

Page e' particolarmente interessato allo studio della modulazione delle capacita' mnemoniche e di apprendimento da parte dei cosiddetti orologi biologici, e ha gia' condotto studi su uomini e roditori: ha scoperto, ad esempio, che il jet-lag, gia' tanto fastidioso per noi umani, provoca amnesia retrograda (perdita della memoria di eventi occorsi prima del trauma) ai ratti. Tuttavia lo studio sugli scarafaggi mostra effetti davvero sorprendenti e drammatici. Page ha addestrato alcuni individui di L. maderae a ricordare nelle varie ore della giornata l'associazione tra l'aroma di menta piperita, a loro non proprio gradito, e l'acqua zuccherata, facendo in modo che questo risultasse a loro preferito rispetto all'aroma di vaniglia, che solitamente incontra il loro favore, in questo caso associato ad una soluzione salina: ebbene, il biologo ha scoperto che al mattino, nel periodo di minore attivita', gli scarafaggi sono pressoche' incapaci di strutturare alcuna forma di memoria, mentre nelle ore serali e notturne essi sono in grado di ricordare molto bene l'associazione proposta.

E' la prima volta che viene indagata l'influenza dei ritmi circadiani sul senso dell'olfatto, mentre analoghi studi precedenti si erano sempre concentrati sul senso della vista dei vari modelli animali: questo studio dimostra appunto che i ritmi circadiani non influenzano soltanto quest'ultimo. Secondo Page, il prossimo passo consistera' nel fare luce sulle basi molecolari che conducono al fenomeno osservato.

Paola Nardi

Il vantaggio degli ibridi

Un raro caso di vantaggio selettivo degli ibridi sulle specie parentali potrebbe portare all'estinzione di una specie di salamandra californiana.

La produzione di ibridi in natura è solitamente sfavorita dalla selezione naturale. Questo accade perchè gli ibridi, nati dall'accoppiamento di individui appartenenti a due specie differenti, sono controlselezionati dalla selezione naturale, poichè presentano caratteristiche intermedie rispetto alle forme parentali che spesso risultano per diminuirne la fitness. Dotati di capacità riproduttiva ridotta rispetto agli individui puri, gli ibridi finiscono per scomparire dalla popolazione, in quanto la selezione naturale favorisce l'evoluzione di meccanismi di isolamento riproduttivo pre-zigotici, che impediscono l'accoppiamento di maschi e femmine di specie diverse.

Non sempre, però, gli ibridi risultano selezionati negativamente, ma, in rari casi, possono godere di una maggiore fitness. Uno di questi sporadici casi è stato documentato in California e riguarda due specie di salamandre: la salamandra californiana (Ambystoma californiense) e la salamandra tigre (Ambystoma tigrinum mavortium). La prima è una specie autocnona ed in pericolo di estinzione, per questo protetta, mentre la seconda è stata introdotta nell'area dall'uomo non più di 50 anni fa ed è fortemente invasiva.

Le due specie sono in grado di ibridare e di dare vita ad individui non sterili, ad indicare un passato comune non molto antico. Tuttavia, negli ultimi anni, affermano i ricercatori della California University di Davis dalle pagine della rivista The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), si è assistito ad un aumento consistente della popolazione di ibridi. Dopo un'attenta analisi sugli stadi larvali delle tre salamandre (le due forme parentali e quella ibrida), gli studiosi hanno concluso che le forme intermedie hanno maggiori probabilità di sopravvivenza e quindi sono selettivamente avvantaggiati, anche se non sono stati in grado di determinarne le cause. Potrebbero infatti essere più resistenti alle malattie e meno suscettibili alle infezioni parassitarie oppure più abili nell'elusione dei predatori e nella caccia di prede.

La certezza è, invece, che se tale fenomeno perdurerà nel tempo, gli ibridi aumenteranno, riducendo considerevolmente la dimensione della popolazione di Ambystoma californiense. Questa potrebbe anche arrivare all'estinzione, non per esclusione competitiva, bensì perchè il suo patrimonio genetico sarà inglobato in quello degli ibridi.

Questa eventualità pone un problema per la conservazione della specie: sarà conveniente concentrare gli sforzi di salvaguardia sulla specie ibrida, considerandola solo un "miglioramento" della specie originale operato dalla selezione naturale, oppure, ricordandosi che è stato l'uomo a portare la specie invasiva nell'areale di quella minacciata, tentare di salvare questo unico pezzo della biodiversità mondiale?

Andrea Romano

Sguardo magnetico

Da uno studio emerge che gli uccelli migratori potrebbero percepire il campo magnetico terrestre, utile nel determinare le rotte da seguire, tramite la vista.

Una delle caratteristiche più affascinanti di molti uccelli è il comportamento migratorio, fenomeno molto studiato ma non ancora del tutto compreso. Uno degli aspetti delle migrazioni che rimane più oscuro è la capacità di orientamento, su cui sono state proposte varie ipotesi. Una di queste sostiene che gli uccelli si orientino grazie alla percezione del campo magnetico terrestre, ma, fino ad ora, non è stato possibile comprendere in che modo questo avvenga.

Uno studio, apparso sulla rivista open access PLoS ONE, sostiene che gli uccelli siano in grado di "vedere" il campo magnetico terrestre, piuttosto che percepirlo in altri modi. Alcune ricerche precedenti avevano ipotizzato che la vista potesse essere direttamente coinvolta nella percezione del campo magnetico terrestre, tramite una proteina che si trova nelle pupille: il criptocromo.

Sulla base di questa idea, un gruppo di ricercatori dell'Università di Oldenburg ha condotto uno studio sperimentale inserendo in un esemplare di beccafico (Sylvia borin), un uccello migratore, due marcatori in grado di spostarsi con i segnali nervosi all'interno delle fibre neuronali. In particolare, il primo marcatore è stato iniettato in un'area frontale del cervello (il Cluster N), conosciuta come l'unica area del cervello attiva durante l'orientamento nella migrazione, ed il secondo direttamente nella retina.

Durante il periodo di inquietudine migratoria, l'intervallo di tempo in cui gli uccelli si predispongono alla migrazione e stabiliscono la rotta da seguire, i ricercatori hanno sottolineato che entrambi i marcatori, dopo aver percorso le fibre neuronali, terminavano la loro corsa nella stessa zona cerebrale, l'area del talamo adibita alla vista. Lo studio dimostra che, durante l'orientamento basato sul campo magnetico terrestre, le aree cerebrali più attive sono quelle composte dai neuroni che portano gli impulsi dalla retina e quelli del Cluster N, dando credito all'idea che gli uccelli utilizzino il loro sistema visivo per ricevere le informazioni sulla direzione del campo magnetico della Terra, utili per decidere la direzione da seguire durante i voli migratori.

Nonostante questa importante scoperta, non è stata messa la parola fine sulla comprensione dell'orientamento degli uccelli. Molti studiosi, infatti, credono che siano coinvolti svariati sistemi (alcuni uccelli migratori presentano infatti dei cristalli sensibili ai campi magnetici nel proprio becco), che, interagendo, favoriscano la rilevazione del campo magnetico.

Andrea Romano

Fascicolo di settembre della rivista Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences

Sono disponibili online, a testo completo e liberamente disponibili (per il momento) gli articoli pubblicati su Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences, Volume 38, Issue 3, Pages 531-678 (September 2007)

Tra gli articoli pubblicati segnalo i seguenti:

Collection and collation: theory and practice of Linnaean botany
Pages 541-562
Staffan Müller-Wille
A translation of Carl Linnaeus’s introduction to Genera plantarum (1737)
Pages 563-572
Staffan Müller-Wille and Karen Reeds
Darwin and the linguists: the coevolution of mind and language, Part 1. Problematic friends
Pages 573-584
Stephen G. Alter
Scientific exchange: Jacques Loeb (1859–1924) and Emil Godlewski (1875–1944) as representatives of a transatlantic developmental biology
Pages 608-617
Heiner Fangerau and Irmgard Müller
Statistics is not enough: revisiting Ronald A. Fisher’s critique (1936) of Mendel’s experimental results (1866)
Pages 618-626
Avital Pilpel
The nature of extinction
Pages 656-667
Julien Delord
Am I a rodent?
Pages 668-677
Christina McLeish

Paolo Coccia

E' uscito il nuovo numero della Rivista dei Libri

Segnalo l'uscita del fascicolo di settembre della Rivista dei Libri.

Tra gli altri articoli vi invito a leggere i seguenti:
Freeman Dyson
La natura della religione, commento e recensione del libro di Daniel C. Dennett, Rompere l'incantesimo. La religione come fenomeno naturale, Milano, Raffaello Cortina
Gilberto Corbellini
La politica del naturalismo, commento e recensione dei libri di Gian Enrico Rusconi, Non abusare di Dio, Milano, Rizzoli e Giovanni Jervis, Pensare dritto, pensare storto. Introduzione alle illusioni sociali, Torino, Bollati Boringhieri.
Il testo è liberamente disponibile online
...... vi invito inoltre a leggere il dizionario minimo di Paolo Trovato sull'Università italiana!
Anche questo articolo è liberamente accessibile online.


Paolo Coccia

Se non puoi cuocerlo, soffocalo

I nemici non sono tutti uguali. Ciò che è letale per uno, può essere uno scherzo per un altro; e bisogna correre ai ripari.

Le api asiatiche (Apis cerana) sono note per la strategia con cui si difendono dal calabrone Vespa mandarinia, predatore delle loro larve. La tecnica, detta thermo-balling, consiste nel circondare in gruppo il loro nemico e agitare con forza le loro ali così da portare la temperatura a valori incompatibili con la sopravvivenza del calabrone.

Tuttavia in altre specie, come il calabrone orientale (Vespa orientalis), la temperatura cruciale è pari a quella che uccide le stesse api, in questo caso la specie Apis mellifera cipria, rendendo impossibile l’attuarsi dello stesso tipo di difesa. Uno studio dell’università di Salonicco in collaborazione col CNRS francese, pubblicato sull’ultimo numero di Current biology, mostra come nell’ape cipriota sia evoluta una differente strategia, chiamata asphyxia-balling: le operaie circondano ugualmente l’aggressore, ma puntano specificamente a bloccarne i movimenti addominali, fondamentali per consentirgli gli scambi respiratori: il calabrone, intossicato dall’accumularsi di anidride carbonica nell’emolinfa, resta paralizzato e muore per asfissia.

La corsa agli armamenti continua....


Paolo Cocco

Riferimenti bibliografici:
Papachristoforou et al. (2007) Smothered to death: Hornets asphyxiated by honeybees. Current Biology 17 (18): R795-R796.

Il viaggio del maiale (e quello di Homo sapiens agricoltore)

Il DNA di maiali vissuti migliaia di anni fa ci racconta la storia dell'uomo agricoltore nell'Europa del Neolitico.

Alan Cooper, direttore dello University’s Australian Centre della University of Adelaide for Ancient DNA, ha guidato un nutrito team internazionale in una ricerca che aveva come obbiettivo la ricostruzione del viaggio del maiale (Sus domestica) dal Vicino Oriente, dove fu domesticato per la prima volta, verso l'Europa. I risultati della ricerca, recentemente pubblicati su PNAS, sono stati ottenuti analizzando il DNA mitocondriale estratto da ossa e denti di 221 maiali provenienti da numerosi siti archeologici (piu' di 140, appartenenti a 29 differenti Paesi), comparati con il mt-DNA di 323 maiali moderni, sia europei che di nota discendenza orientale. Secondo gli autori risulta molto evidente la migrazione dell'animale dal Vicino Oriente all'Europa lungo le coste mediterranee, e successivamente verso le regioni europee interne lungo i fiumi Danubio e Reno: il maiale domesticato sarebbe partito con il suo compagno umano circa 11.000 anni fa, per approdare a Parigi intorno al IV millennio a.C.

Occorre comunque ricordare che gli attuali maiali domestici europei discendono in realta' dal cinghiale europeo (Sus scrofa), che venne domesticato in Europa proprio nello stesso intevallo di tempo, probabilmente come risposta locale ai maiali importati dal Vicino Oriente.

Questa ricerca, che ha forti connotati interdisciplinari tra zooarcheologia e biologia molecolare, e' un altro elegante esempio di come gli esseri viventi, dai batteri agli animali, possano essere utili per la ricostruzione dell'evoluzione e delle migrazioni umane. E', in questo caso, il turno del maiale, la cui analisi genetica ha permesso di ricostruire la vicenda degli agricoltori attraverso l'Europa, e consente di mettere la parola fine ad una disputa di vecchia data, e cioe' se fu il solo concetto di domesticazione animale e vegetale a muoversi attraverso i continenti, o se le piante e gli animali viaggiarono concretamente con esso: questa seconda ipotesi sembra essere fortemente corroborata dalle evidenze raccolte da Cooper e colleghi.

Paola Nardi

I velociraptor avevano le penne

Un'analisi avambraccio fossile appena ritrovato dimostra che i velociraptor avevano le penne. Emergono così le prime prove empiriche riguardo questo aspetto morfologico di questi dinosauri, considerati da sempre strettamente affini agli uccelli attuali.

Tutti conoscono l'aspetto del velociraptor (Velociraptor mongoliensis) nel modo in cui è stato rappresentato sul grande schermo nel famoso film di Steven Spielberg Jurassic Park. A discapito del suo nome, che significa "uccello rapace veloce", questo dinosauro è sempre stato raffigurato come un agile rettile, dotato di un artiglio retrattile, privo di piumaggio. Sembra proprio che questa descrizione non sia più sufficiente e la sua morfologia debba cambiare nell'immaginario collettivo.

Ricercatori dell'American Museum of Natural History e del Field Museum of Natural History hanno dimostrato che questo rettile era coperto da un piumaggio. Questa ipotesi non era mai stata scartata, anzi era fortemente caldeggiata, tuttavia fino ad oggi mancavano le prove paleontologiche. Dalle pagine della rivista Science, infatti, i paleontologi sostengono che, sulle ossa di un esemplare da poco ritrovato, siano presenti evidenti tracce della presenza di penne, quelle tipiche degli ottimi volatori attuali, consistenti in segni impressi sul tessuto osseo dalla parte basale di queste (il calamo). Ritengono che questa sia una prova inconfutabile della presenza di penne su questi animali.

Nonostante la presenza dimostrata di penne, si pensa che i velociraptor, date le loro dimensioni e la loro mole, non fossero comunque in grado di volare. Le penne potevano essere utili in altri modi, come ad esempio nel mantenimento della temperatura corporea (termoregolazione) o nelle manovre durante le fasi di caccia in corsa.

La presenza di penne nei dinosauri era conosciuta, ma non in specie di tali dimensioni. Ora la frase "sembra un tacchino gigante", pronunciata da un bambino all'inizio di Jurassic Park, sembra avvicinarsi di più alla realtà.

Andrea Romano

L’outing di Ratzinger contro il darwinismo

L'ultimo fascicolo di Micromega, ora in edicola, contiene tra gli altri contributi, l'articolo di Orlando Franceschelli e Telmo Pievani citato nel titolo.

Micromega, vol. 5, 2007, pp. 111-127, sezione ICEBERG 1, scienza e coscienza.

Paolo Coccia

Serve una nuova sintesi in biologia evoluzionistica?

Tra gli articoli che saranno prossimamente pubblicati dalla rivista Evolution è presente una perspective di Massimo Pigliucci dal titolo "Do we need an extended evolutionary synthesis?".

Sebbene la Sintesi Moderna rappresenti attualmente il paradigma di base della biologia evoluzionistica, potrebbe essere utile fare qualche aggiornamento alla luce delle nuove conoscenze acquisite in ambito evoluzionistico.

In particolare, la Sintesi Moderna è fondamentalmente una "teoria di geni", mentre il Darwinismo era una teoria che si basava sulle forme. La definizione di una Sintesi Moderna Estesa (definita anche EES sulla base dell'acronimo inglese Extended Evolutionary Synthesis) potrebbe unificare questi due aspetti grazie all'integrazione nella Sintesi Moderna di alcuni concetti, tra cui quelli di evolvibilità, plasticità fenotipica, eredità epigenetica e teoria della complessità.

La rivista Evolution presenta tra gli articoli in attesa di pubblicazione una interessante perspective in cui Massimo Pigliucci (Department of Ecology & Evolution, Stony Brook University, USA) discute gli attuali limiti della Sintesi Moderna e quali aspetti potrebbero essere integrati al fine di avere una teoria estesa.

In particolare, non si può pensare di non tenere conto delle recenti acquisizioni in materia di evo-devo (o di biologia molecolare dello sviluppo) che hanno profondamente modificato il nostro modo di considerare l'evoluzione delle forme dei viventi, così come non si può pensare che tutto possa essere spiegato con la genetica di popolazione, come avevano fatto i "padri" della Sintesi Moderna.

Tuttavia, uno degli aspetti che l'autore stesso sottolinea è che questa estensione della teoria non indica la presenza di errori nella Sintesi Moderna, né implica un cambiamento di paradigma, quanto piuttosto un modo diverso di vedere alcuni concetti ed in particolar modo una riduzione dell'enfasi che la genetica di popolazione ha nella Sintesi Moderna.

Mauro Mandrioli



Pigliucci M (2007) Do we need an Extended Evolutionary Synthesis? Evolution (OnlineAccepted Articles). doi:10.1111/j.1558-5646.2007.00246.x

Formiche killer di pulcini

Le formiche di fuoco sarebbero responsabili della morte, ancora nel nido, di circa il 22% dei pulcini di due specie di uccelli che vivono negli Stati Uniti.

Secondo uno studio condotto da ricercatori della Texas A&M University, le formiche di fuoco (Solenopsis invicta) sarebbero la causa della morte di circa un quinto dei nidiacei di due specie di uccelli americani strettamente affini: il vireo capinero (Vireo atricapillus) e il vireo occhibianchi (Vireo griseus). La prima, che si riproduce solo in zone confinate del Texas, Oklahoma e Messico del nord, è una specie in pericolo di estinzione, mentre la seconda è diffusa su tutto il territorio degli Stati Uniti sudorientali.

Nonostante questa differenza di distribuzione, entrambe le specie sembrano soffrire molto la presenza delle formiche di fuoco. In particolare, gli individui più suscettibili alle formiche sono i pulcini inetti, ancora all'interno del nido. I ricercatori hanno analizzato 72 nidi delle due specie e hanno segnalato la percentuale di piccoli che sopravvivevano fino all'involo, scoprendo che solo il 10% raggiungeva l'età adulta.

Dopo la somministrazione nelle vicinanze del nido di un insetticida specifico per le formiche, la percentuale di pulcini involati triplicava, raggiungendo il 32%. Le sole formiche, dunque, erano responsabili della morte di circa il 22% degli individui!

Questa ricerca, finanziata dal Texas A&M Institute of Renewable Natural Resources, potrà essere utile nelle politiche di salvaguardia di queste specie. In particolare, focalizzare l'attenzione per interventi mirati contro queste formiche predatrici potrebbe portare benefici alle popolazioni in pericolo di estinzione del vireo capinero.

Andrea Romano

Predazione e biodiversità

Uno studio segnala la correlazione tra i livelli di predazione e la biodiversità complessiva degli oceani nel corso degli ultimi 550 milioni di anni.

Nel corso dei milioni di anni, l'aumento e la diminuzione della diversità degli invertebrati marini sembrano essere correlati al livello di interazioni preda-predatore.

Per comprendere il ruolo delle interazioni biologiche tra gli organismi nei processi evolutivi, uno studio, pubblicato sulla rivista PNAS e condotto da ricercatori del Department of Geosciences della Virginia Tech, ha focalizzato l'attenzione sui molluschi bivalvi. In particolare, è stato ricostruito grazie alle testimonianze fossili il livello di predazione nel corso del tempo. Ripsetto a ricerche precedenti, che si basavano su modificazioni morfologiche degli organismi (ad esempio mandibole più potenti nei predatori e conchiglie con gusci più spessi nelle prede), gli scienziati hanno considerato la frequenza degli attacchi. Come segno distintivo di eventi di predazione sono stati utilizzati i gusci di bivalvi predati che presentano le tipiche forature circolari, aperture da cui il predatore poteva accedere al corpo molle della sua vittima. Nel processo coevolutivo preda-predatore, le potenziali prede si sono "attrezzate" per riuscire a non essere mangiate, riuscendo a suturare il foro prima di essere digerite. Anche questo processo lascia una cicatrice sul guscio che si conserva nei fossili.

Lo studio ha considerato la frequenza di fori utilizzati dai predatori e fori riparati sul totale dei gusci di molluschi fossili degli ultimi 550 milioni di anni. I risultati indicano un sostanziale aumento della predazione, quindi degli attacchi, soprattutto intorno a 480 milioni di anni fa, circa 50 milioni prima dell'aumento dello spessore medio dei gusci delle prede. Questi risultati sembrano perfettamente in accordo con la curva di diversità di Jack Sepkoski, tracciata sugli invertebrati marini. Questa curva registra l'origine e l'estinzione di tutti i generi di invertebrati marini degli ultimi 540 milioni di anni.

Dunque esiste una correlazione tra intensità di predazione e biodiversità complessiva negli oceani, una correlazione per cui i ricercatori portano tre possibili spiegazioni. La prima sostiene che sarebbe l'intensità di predazione a guidare l'aumento o la diminuzione della diversità. L'incremento delle interazioni biologiche e la continua lotta tra predatori e prede, quindi, porterebbe ad un aumento della diversità.

La seconda ipotesi ribalta le premesse e le conclusioni della prima. Sostiene infatti che se la biodiversità complessiva aumenta, allora sarà più probabile che compaiano forme di predatori più specializzati e che utilizzano strategie predatorie sofisticate. Quindi più diversità corrisponderebbe a maggiore predazione.

La terza, invece, chiama in causa un possibile elemento esterno che può condizionare le due precedenti variabili, ad esempio la diversa presenza di strati sedimentari nei diversi periodi, che influisce sulla disponibilità di fossili e quindi sulle stime di biodiversità.

Il gruppo di studio annuncia che le prossime ricerche saranno indirizzate proprio a testare queste tre ipotesi e valutare quale di queste si avvicina maggiormente alla realtà.

Andrea Romano

Tesi di Laurea LA BIOLOGIA STRUTTURALE E LA SUA FONDAZIONE IN ARISTOTELE

Con l'autorizzazione degli interessati volentieri pubblichiamo l'estratto della tesi di Laurea di Enrico Rini (Facoltà di Lettere e Filosofia, Corso di Laurea Magistrale in Scienze Filosofiche, Anno Accademico 2006-2007). Università degli Studi di Milano, Relatore: prof. F. Franco Repellini, Correlatore: prof. P. Donini.

Ecco l'indice completo:
§ 1 INTRODUZIONE (p. 2);
§ 1.1 Metodo e oggetto del lavoro; § 1.2 Biologia e metafisica nel quadro dell’enciclopedia aristotelica; § 1.3 Il significato epistemologico della sostanzialità prima dei viventi; § 1.4 Lo schema e l’obiettivo del lavoro.
§ 2 IL MODELLO COSTRUTTIVISTICO DELLA SPIEGAZIONE BIOLOGICA (p. 6);
§ 2.1 Il problema della tassonomia zoologica; § 2.2 Classi e ranghi; § 2.3 Che cosa si rintraccia in Aristotele della tassonomia scientifica; § 2.4 La forma delle parti; § 2.4.1 Basi testuali per l’identificazione di eide e forme delle parti; § 2.4.2 Basi teoriche per l’identificazione di eide e forme delle parti ; § 2.5 I rapporti di identità e di vincolo tra le parti; la parte principale; § 2.6 Il rango specifico ed il modo di vita; § 2.7 Il modello costruttivistico: l’esempio del cammello; § 2.8 Elementi centrali della teoria biologica aristotelica: la crescita.
§ 3 LA SOSTANZIALITÀ PRIMA DEI VIVENTI (p. 25);
§ 3.1 Mereologia classica e mereologia logica; § 3.2 Criteri di sostanzialità; § 3.2.1 Criterio dell’esser-soggetto e criterio di determinatezza; § 3.2.2 Criteri logici di definibilità; § 3.2.3 Criteri propriamente metafisici di definibilità; § 3.2.4 Criteri metafisico-epistemologici; § 3.3 L’attualità della forma: due varianti di essenzialismo; § 3.3.1 Prima variante di essenzialismo; § 3.3.2 Seconda variante di essenzialismo; § 3.4 Un bilancio.
§ 4 LA QUALIFICAZIONE MODALE DELLA FORMA IN METAFISICA E BIOLOGIA (p. 37);
§ 4.1 La plausibilità dell’essenzialismo aristotelico; § 4.1.1 La dipendenza sortale dell’identità; § 4.1.2 Distinguere buone e cattive stipulazioni: vincoli teorici posti da vincoli strutturali; § 4.1.3 L’esempio della statua; § 4.2 Il modello della biologia strutturale.
NOTA BIBLIOGRAFICA (p. 45)

Su Pikaia trovate il testo completo

Dimmi cosa mangi e ti dirò che genoma hai

Le nostre scelte alimentari possono influenzare l'evoluzione del nostro genoma? Un recente articolo pubblicato sulla rivista Nature Genetics ci spiega come.

La storia della nostra specie è stata caratterizzata da numerose innovazioni non solo tecnologiche, ma anche alimentari. In particolare, l'introduzione nella dieta di nuovi alimenti ha rappresentato un importante momento di selezione in cui i soggetti che erano in grado di metabolizzare il nuovo alimento in modo efficace traevano grandi vantaggi rispetto agli altri.
L'introduzione di un nuovo alimento comporta, infatti, la necessità di sfruttarne al meglio le proprietà nutrizionali e quindi di disporre di un adeguato set di enzimi per realizzarne la digestione.
A livello molecolare, perciò, si ha un vero e proprio processo di selezione in cui i soggetti che possiedono un adeguato set di enzimi (e quindi di geni) utili alla digestione del nuovo alimento possono avere un vantaggio rispetto al resto della popolazione ed incrementare la propria fitness.

Una recente pubblicazione su Nature Genetics mostra come questo processo sia avvenuto per l'amido. In particolare, il gruppo di ricerca coordinato da George H. Perry (School of Human Evolution and Social Change, Arizona State University, USA ) nell'articolo intitolato "Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation" ha verificato che relazione ci fosse tra i livelli di amido nella dieta ed il numero di copie del gene AMY1 codificante per l'amilasi rilasciata nella saliva.
Il rilascio di amilasi nella saliva è essenziale perchè permette di iniziare la digestione dell'amido già a livello della bocca, per cui ci possiamo aspettare che soggetti in grado di produrre elevate quantità di amilasi siano in grado di trarre dall'amido il massimo delle potenzialità nutrizionali. Sulla base di questa ipotesi potremmo, quindi, ipotizzare che i soggetti con più di una copia del gene AMY1 siano in grado di digerire l'amido in modo più efficace rispetto a chi ne ha un sola copia.
A conferma di questa ipotesi Perry e colleghi hanno mostrato come popolazioni con una dieta ricca di amido possiedano più copie del gene AMY1 nel proprio genoma (almeno 6), mentre le popolazioni con diete povere di amido presentino poche copie di questo gene.
Questo interessante articolo mostra, quindi, come tra i diversi fattori che hanno contribuito all'evoluzione del nostro genoma sia necessario inserire anche la dieta e come il nostro genoma rappresenti un vero e proprio libro mastro dell'evoluzione della nostra specie.

Mauro Mandrioli

George H Perry, Nathaniel J Dominy, Katrina G Claw, Arthur S Lee, Heike Fiegler, Richard Redon, John Werner, Fernando A Villanea, Joanna L Mountain, Rajeev Misra, Nigel P Carter, Charles Lee & Anne C Stone (2007)
Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation.
Nature Genetics. Published online: 9 September 2007, doi:10.1038/ng2123.

Ten Simple Rules Collection

Alcuni utili strumenti per affrontare i tanti momenti della vita di ogni studioso, ricercatore.

Nel sito web di PLOS (Public Library of Science) potrete trovare 10 semplici regole/consigli/guide per ciascuno dei seguenti temi:
- 10 consigli per preparare un buon poster
- 10 consigli per preparare una buona presentazione orale
- 10 consigli per avviare una collaborazione scientifica
- 10 consigli per scegliere una posizione post doc
- 10 consigli per un revisore di articoli (referee)
- 10 consigli per ottenere finanziamenti alla ricerca
- 10 consigli per farsi pubblicare i lavori.
Ogni guida è riportata in modo conciso, dettagliato e chiaro.......

Isabella Capellini
Paolo Coccia

Gene sharing ovvero quando un gene viene utilizzato più volte

In quanti processi può essere coinvolto un singolo gene? Joram Piatigorsky ci fornisce numerosi esempi nel suo libro "Gene sharing and evolution: the diversity of protein functions".

Per molto tempo si è ritenuto che ciascun gene codificasse una singola proteina in grado di svolgere una sola funzione. Partendo quindi da questo presupposto, si è pensato di poter dedurre la funzione di una proteina dalla sequenza del gene che la codifica.
Questo processo, sebbene concettualmente corretto, può non permetterci di comprendere o prevedere in modo accurato tutti i processi in cui una stessa proteina può essere coinvolta, poichè talvolta una proteina può svolgere funzioni molto diverse in base al contesto molecolare in cui viene ad essere inserita.
Per descrivere questo processo di utilizzo di una stessa proteina, e quindi di uno stesso gene, in processi indipendenti, Joram Piatigorsky propose il termine gene sharing, ad indicare che un gene che si è evoluto per svolgere una specifica funzione può essere "reclutato" per svolgerne anche altre non correlate con la prima.

Di conseguenza, molte proteine che si sono evolute per svolgere specifiche funzioni vengono utilizzate anche in altri processi metabolici seguendo, quindi, una sorta parsimonia molecolare in cui la cellula sfrutta tutto quello che possiede pur di rispondere alle proprie necessità.
Al concetto di gene sharing è dedicato l'ultimo libro di Joram Piatigorsky (Chief of the National Eye Institute’s Laboratory of Molecular and Developmental Biology presso il National Institutes of Health, USA) intitolato "Gene Sharing and Evolution: The Diversity of Protein Functions" recentemente pubblicato dalla Harvard University Press.

Per chi fosse interessato ad avere ulteriori informazioni su questo libro, una interessante recensione è stata pubblicata da Todd Oakley nell'ultimo volume (vol. 9, fascicolo 5) della rivista "Evolution and Development".

Mauro Mandrioli

Cambiamenti climatici e evoluzione umana

L'evoluzione umana sarebbe stata fortemente influenzata dai drastici cambiamenti climatici che si verificarono tra 135.000 e 75.000 anni fa.

Un nutrito team internazionale di scienziati pubblica in questi giorni su PNAS i risultati di una ricerca che ha esaminato reperti di perforazione provenienti dal lago Malawi, nella regione meridionale della famosa Rift Valley africana. Il lago Malawi, con i suoi oltre cinque milioni di anni di eta' e 700 metri di profondita', e' uno dei laghi piu' antichi e profondi della Terra. Nell'intervallo di tempo sopra citato si evidenziano numerosi periodi severa siccita' (il lago ha visto il suo volume di acqua ridotto del 95% rispetto a quello attuale!), con una marcata variabilita' sia climatica che di fauna e vegetazione. Andamenti simili si ricavano da reperti estratti dai laghi Tanganyika e Bosumtwi.

Secondo gli autori questi cicli climatici sarebbero stati determinati principalmente da variazioni dell'orbita terrestre intorno al sole. I reperti geologici mostrano inoltre che a partire da 70.000 anni fa il clima della regione si e' notevolmente stabilizzato, e si evidenzia inoltre un aumento dei livelli delle precipitazioni: sarebbe stata questa stabilita' unita ad un clima piu' umido, secondo i ricercatori, la molla che ha fatto aumentare notevolmente la popolazione umana, e che ha poi determinato la necessita' di colonizzare nuove terre, spingendo Homo sapiens ad espandersi nei territori dell'Africa Orientale, per poi uscire dal continente africano. I dati paleoclimatici riscontrati coincidono infatti con l'espansione umana rilevabile attraverso le analisi genetiche sul mt-DNA (DNA mitocondriale) e sul cromosoma Y.

Questa ricerca si inserisce nel quadro piu' ampio di un progetto, finanziato dalla National Science Foundation e dall'International Continental Scientific Drilling Program, che vuole contribuire alla comprensione della storia del clima globale, e in particolare dell'Africa, e di come questa abbia influenzato i relativi ecosistemi.

Paola Nardi

ANCHE BUFFON COMPIE TRECENTO ANNI

Volentieri pubblichiamo (e autorizzati a farlo) questo articolo di Anna Busca comparso su www.corrierebit.com/scienza.htm.

Il 7 settembre 1707, qualche mese dopo Linneo, nasceva in Borgogna, a Montbard, Georges Louis Leclerc, figlio di Benjamin, che dieci anni dopo sarebbe diventato consigliere del parlamento a Dijon, e di Anne-Christine Martin. Dopo aver studiato dai gesuiti, si dedicò al diritto per poi passare a studi di matematica e botanica ad Angers. I suoi interessi per le scienze l’avrebbero portato a diventare uno dei maggiori naturalisti del Settecento, più noto sotto il nome di Buffon, con cui si fece chiamare fin dal 1734 (divenne poi conte di Buffon, una località della signoria di famiglia, nel 1773).
Venne a contatto con importanti matematici del tempo, viaggiando soprattutto in Svizzera e in Italia; a Parigi conobbe il filosofo Voltaire. Giovanissimo, divenne membro dell’Accademia delle Scienze. Nominato curatore del Jardin du Roi nel 1739, ebbe modo di occuparsi in modo approfondito delle scienze naturali, alle quali consacrò tutto il suo lavoro. Fondamentale la sua opera enciclopedica Histoire naturelle, générale et particulière, in 36 volumi, pubblicati tra il 1749 e il 1789, che gli diede fama e onore: dedicata al mondo vivente ma anche ai minerali e al pianeta Terra, di cui Buffon immaginava l’origine legata a interazioni tra Sole e comete. Riteneva anche che l’età della Terra fosse di diverse decine di migliaia di anni, in contrasto con le convinzioni religiose dell’epoca.
Il termine “Histoire” si contrapponeva inoltre ad un’idea fissista della natura, e questo lo poneva certamente in disaccordo con Linneo, di cui non condivideva alcuni principi di classificazione degli organismi. In effetti Buffon non era un sistematico, e nella sua monumentale opera compaiono errori e idee che sono in realtà ancora retaggio aristotelico o pliniano. Ciononostante la sua importanza per gli studi successivi resta grandissima: Buffon getta infatti le basi per lavori di anatomia comparata che saranno pilastri portanti delle teorie evolutive; la stessa ipotesi di un cambiamento delle specie risulta innovativa per l’epoca.
L’affermazione “Le grand ouvrier de la Nature est le Temps” (Les Animaux sauvages, IR VI, 1756), per esempio, comporta importanti implicazioni culturali, in primis l’allontanamento dall’idea di un Grand Ouvrier di natura divina. Senz’altro i lavori di Buffon influenzarono il giovane Lamarck, che per un breve periodo, nel 1781, fu anche precettore del figlio adolescente di Buffon, Georges-Luis-Marie, detto Buffonet, che sarebbe poi morto tragicamente durante il Terrore (ghigliottinato nel 1794, trentenne, nello stesso anno e nello stesso modo in cui morì il grande chimico Lavoisier). A Buffon, che aveva perso precedentemente una figlia in tenerissima età e l’amata moglie a soli trentasette anni, fu almeno risparmiato il dolore della perdita dell’unico figlio: era infatti già morto, sei anni prima. Per approfondimenti, un sito molto interessante dedicato al grande naturalista: www.buffon.cnrs.fr

6 settembre 2007, Anna Busca

La ricerca scientifica è sempre buona?

Come distinguere buoni prodotti della ricerca scientifica da articoli non attendibili? Un aiuto viene dal sito Bad Science.

Nel corso degli ultimi dieci anni il numero della riviste scientifiche che mensilmente pubblicano articoli è andato crescendo in modo esponenziale, grazie anche alla possibilità di utilizzare il web al posto della carta stampata e creare riviste esclusivamente elettroniche.
Come conseguenza, anche il numero di articoli pubblicati è andato crescendo: ma si può pensare che tutto quello che viene pubblicato su una rivista scientifica sia frutto di una buona ricerca? Un lettore che non si occupi specificatamente di un determinato campo di ricerca può distinguere tra un buon articolo ed uno meno buono?
La prima tentazione è sicuramente quella di credere che tutto quello che viene pubblicato su riviste scientifiche (o presunte tali) sia attendibile e credibile, ma questa prima sensazione è purtroppo sbagliata.
Un piccolo (ma interessante) aiuto ai lettori viene dal sito Bad Science che presenta periodicamente (dal 2003 ad oggi) il commento ad articoli che non porteranno sicuramente gli autori al premio Nobel, quanto piuttosto a quello IgNobel.
Recentemente ha meritato la citazione su Bad Science anche un articolo di autori italiani (pubblicato sulla rivista Medical Hypotheses) che discute la presenza di caratteristiche simili tra soggetti affetti dalla sindrome di Down ed alcune popolazioni asiatiche. Siete stupiti? Non siete i soli!!!
Molto appropriato a mio parere il titolo che Ben Goldacre, giornalista del Guardian e moderatore di Bad Science, ha dato al post con cui segnalava la notizia: “C’è qualcosa che mi sfugge o quell’articolo di ricerca è insieme stupido e razzista?”

Mauro Mandrioli

L'evoluzione dell'uomo su striscia

Striscie, cartoons, parabole a fumetti............scherziamoci sopra!
http://www.regeneratormag.com/wp-content/uploads/2007/08/evolutionofman.jpghttp://web.vrn.ru/godglory/gazeta/36/foto/evolution_man.jpg
L'evoluzione dell'uomo......sich!!!!!!!!!!

Lula for President!
http://socialdesignzine.aiap.it/sdz/images/26lula-evoluzione.jpg
... e della donna:
http://aurelie.club.fr/images/courrier/images2/evoluzione.jpg

e........http://www.explora.rai.it/online/amministrazione/uploads/big/571727931499.gif

http://www.itcromanazzi.it/progetti/sito/Home.jpg

http://www.cartoonstock.com/lowres/gpi0036l.jpg

http://www.worth1000.com/entries/176000/176094TYCx_w.jpg

http://crackersunited.com/blog/wp-content/evolution.jpg

http://media.weeklyshot.org/images/source/64de91028e3c6c52edee99cdee98f7d1.jpg

http://www.onset.unsw.edu.au/issue6/darwin_pt2/evolution_of_man.jpg

http://archive.farcus.com/store_files/store_images/1994/08/FR081294.jpg

http://www.indiana.edu/~jah/teaching/2001_03/images/fs_cake_eater.gif

http://www.csicop.org/si/9611/cartoon-evolution.gif

http://interestingtimes.blogspot.com/meyer-600x459-cartoon_030426.gif

http://www.geocities.com/SiliconValley/Vista/3255/images/Evolution2.gif

La redazione vi ricorda che le strisce riportate non riflettono l'andamento reale dell'evoluzione umana che non segue "assolutamente" nessuna delle traiettorie riportate.
Sono soltanto strisce spiritose senza alcun intento formativo, educativo o istruttivo. Sappiamo bene che la filogenesi umana più probabile e accettata oggi è questa:
http://content.answers.com/main/content/img/McGrawHill/Encyclopedia/images/CE270300FG0010.gif Come si vede, le numerose specie che oggi riconosciamo non seguono assolutamente il percorso lineare che invece gli umoristi (e purtroppo non solo loro ...) preferiscono; in molti periodi coesistevano inoltre, anche in zone geografiche vicine, specie e generi diversi di ominidi bipedi

Paolo Coccia

Buon compleanno Buffon

Oggi si celebra il 300mo anniversario della nascita di un altro grande naturalista.....dopo Linneo tocca a George-Louis Leclerc, Conte di Buffon.

Il prossimo Ottobre, esattamente il 18 e 19, il French National Museum of Natural History celebra la memoria del suo fondatore organizzando un simposio internazionale dal titolo:
Natural History Museums and Institutions in the 21st century: impact on our common future
Assieme al museo francese collaboreranno il Natural History Museum, London (UK), il Royal Botanic Gardens, Kew (UK) e il National Museum of Natural History of the Smithsonian Institution, Washington (USA).

Paolo Coccia

Sean Carroll ha un proprio sito web. Visitatelo!

Dal sito web riporto:
This is the website of author and biologist Sean B. Carroll. Here you will find information about his books, upcoming talks, radio and TV appearances including his newest book The Making of the Fittest.

Paolo Coccia

La velocita' dell'evoluzione

I quattro miliardi di anni che hanno visto la presenza di vita sulla Terra sono un periodo di tempo compatibile con l'evoluzione della complessita' e della diversita' che possiamo osservare attualmente negli organismi viventi?

Le simulazioni al computer aiutano a fare luce sugli aspetti legati alla velocita' con cui si compie l'evoluzione dei sistemi naturali. Uri Alon, Nadav Kashtan e Elad Noor del Weizmann Institute of Science di Rehovot, Israele, pubblicano su PNAS in un articolo open access il risultato di una ricerca in cui, simulando l'evoluzione, una popolazione di genomi digitali e' stata lasciata evolvere, con l'obbiettivo di massimizzare la propria fitness, in condizioni ambientali che mutano continuamente. I ricercatori avevano dimostrato in uno studio precedente che l'evoluzione e' piu' rapida quando le parti di un organismo vanno incontro a continui e piccoli aggiustamenti, piuttosto che essere soggette ad un completo rimodellamento, e in questa ricerca si dimostra che l'evoluzione accelera quando l'obiettivo da raggiungere sia anch'esso modulare: per ogni obbiettivo evolutivo si possono individuare sottogruppi di tale obbiettivo, con il sottogruppo successivo connesso a quello precedente; in questo modo l'intero processo di raggiungimento/adattamento ne risulta fortemente accelerato. I risultati delle simulazioni indicano che seguendo uno schema modulare e' nettamente inferiore il numero delle generazioni necessarie a ottenere il risultato evolutivo atteso, ed evidenziano inoltre che l'accelerazione e' drammatica man mano che gli obbiettivi diventano sempre piu' complessi. Sarebbe dunque la continua variazione delle condizioni ambientali, unita alla "richiesta" di obbiettivi evolutivi complessi, a favorire un'elevata velocita' dell'evoluzione.
E se pensate che ricerche come questa servano "soltanto" a fare luce su importantissime questioni evoluzionistiche, sappiate che i risultati qui raggiunti saranno utilizzati in campo ingegneristico e informatico, dove spesso i modelli evolutivi vengono sfruttati per rendere piu' veloci gli algoritmi di ottimizzazione.

Paola Nardi

That´s Life. Editoriale di E.O. Wilson sul New York Tymes

Il New York Tymes di oggi pubblica un editoriale di Edward O. Wilson, studioso della tassonomia delle formiche, padre della sociobiologia ed uno dei piu' autorevoli biologi della conservazione al mondo.
Nel suo articolo Wilson introduce la Encyclopedia of Life, un progetto finanziato da varie universita' e musei di storia naturale americani e dalla Sloan Foundation, che prevede di creare una pagina web per ogni specie conosciuta. Lo scopo della Encyclopedia of Life e' quello di rendere facilmente disponibili le informazioni sulla biologia, distribuzione ed evoluzione di tutti gli organismi viventi, informazioni che per la maggior parte degli organismi viventi al momento sono disponibili solo per un numero ristretto di ricercatori che hanno accesso alla letteratura scientifica.

L'editoriale di Wilson puo' essere letto gratuitamente presso il sito http://www.nytimes.com/2007/09/06/opinion/06wilson.html

Francesco Santini

Breve introduzione alla teoria dell'evoluzione. Siamo arrivati alla decima puntata

Il quotidiano Repubblica, mercoledi 27 giugno ha pubblicato la prima parte di una breve introduzione alla teoria evolutiva cui ne seguiranno altre. I testi sono curati da Luigi e Luca Cavalli Sforza che non hanno bisogno di presentazioni. L'argomento è svolto con estrema chiarezza, rigore e semplicità.
Ecco i primi dieci appuntamenti di lettura.
Prima puntata
Il segreto della vita. Il principio è l'autoriproduzione, 27 giugno 2007
Seconda puntata
La scoperta del monaco Mendel. Perchè i figli assomigliano ai genitori, 12 luglio 2007
Terza puntata
Come muta e migliora una specie, 18 luglio 2007
Quarta puntata
E il Dna svelò i suoi segreti, 24 luglio 2007
Quinta puntataChi sono i nemici di Darwin, 31 luglio 2007
Sesta puntata
Se usiamo la macchina del tempo, 4 agosto 2007
Settima puntata
In origine c'era solo una lingua, 8 agosto 2007
Ottava puntata
L'invenzione è la specialità degli umani, 17 agosto 2007
Nona puntata
Come sono fatte le idee, 23 agosto 2007
Decima puntata
La velocità della luce e della vita, 4 settembre 2007

Prossime puntate................

Paolo Coccia

Atti primo cogresso SIBE

Ad un anno dal primo congresso della SIBE- Società Italiana Biologia Evoluzionista Evolutionary Biology ne ha pubblicato gli atti

Contents of Volume 7 Suppl 2
Second Congress of Italian Evolutionary Biologists (First Congress of the Italian Society for Evolutionary Biology)
Research
Florence, Italy. 4–7 September 2006
Edited by Renato Fani, David Caramelli, Pietro Liò
Conference websiteFormamide as the main building block in the origin of nucleic acids
Giovanna Costanzo, Raffaele Saladino, Claudia Crestini, Fabiana Ciciriello, Ernesto Di Mauro
Montmorillonite protection of an UV-irradiated hairpin ribozyme: evolution of the RNA world in a mineral environment
Elisa Biondi, Sergio Branciamore, Marie-Christine Maurel, Enzo Gallori
The primordial metabolism: an ancestral interconnection between leucine, arginine, and lysine biosynthesis
Marco Fondi, Matteo Brilli, Giovanni Emiliani, Donatella Paffetti, Renato Fani
The role of gene fusions in the evolution of metabolic pathways: the histidine biosynthesis case
Renato Fani, Matteo Brilli, Marco Fondi, Pietro Lió
Modeling HIV quasispecies evolutionary dynamics
Luca Sguanci, Franco Bagnoli, Pietro Liò
Unexpected presence of Fagus orientalis complex in Italy as inferred from 45,000-year-old DNA pollen samples from Venice lagoon
Donatella Paffetti, Cristina Vettori, David Caramelli, Cristiano Vernesi, Martina Lari, Arturo Paganelli, Ladislav Paule, Raffaello Giannini
An unusual case of gender-associated mitochondrial DNA heteroplasmy: the mytilid Musculista senhousia (Mollusca Bivalvia)
Marco Passamonti
Phylogenetic analysis of mitochondrial protein coding genes confirms the reciprocal paraphyly of Hexapoda and Crustacea
Antonio Carapelli, Pietro Liò, Francesco Nardi, Elizabeth van der Wath, Francesco Frati
Stress and fitness in parthenogens: is dormancy a key feature for bdelloid rotifers?
Claudia Ricci, Manuela Caprioli, Diego Fontaneto
Fitness variation in response to artificial selection for reduced cell area, cell number and wing area in natural populations of Drosophila melanogaster
Vincenzo Trotta, Federico CF Calboli, Marcello Ziosi, Sandro Cavicchi
Phylogenomics of species from four genera of New World monkeys by flow sorting and reciprocal chromosome painting
Francesca Dumas, Roscoe Stanyon, Luca Sineo, Gary Stone, Francesca Bigoni
Genetic variation in Northern Thailand Hill Tribes: origins and relationships with social structure and linguistic differences
Davide Besaggio, Silvia Fuselli, Metawee Srikummool, Jatupol Kampuansai, Loredana Castrì, Chris Tyler-Smith, Mark Seielstad, Daoroong Kangwanpong, Giorgio Bertorelle
Fantastic animals as an experimental model to teach animal adaptation
Roberto Guidetti, Laura Baraldi, Caterina Calzolai, Lorenza Pini, Paola Veronesi, Aurora Pederzoli

Il genoma nel genoma

Il J. Craig Venter Institute e la University of Rochester annunciano una interessantissima scoperta: il genoma di un endosimbionte batterico e' stato pressoche' interamente acquisito dal genoma del suo ospite eucariota pluricellulare!

La ricerca, appena pubblicata online su Science, costituisce una sorprendente conferma dell'elevata frequenza in natura del processo di transfer genico: si riferisce alla presenza del genoma di Wolbachia (un batterio gia' conosciuto come "pandemico", avendo trovato il modo di insediarsi nelle cellule riproduttive del 70% circa degli organismi invertebrati, soprattutto insetti) nel genoma di Drosophila ananassae, un moscerino della frutta appartenente al medesimo sottogruppo (Sophophora) della piu' famosa D. melanogaster. E' la prima volta che il genoma di Wolbachia viene ritrovato pressoche' fuso nel genoma del suo ospite: nell'esperimento, i simbionti di Wolbachia sono stati infatti completamente eliminati dai moscerini mediante la somministrazione di antibiotici, ma il genoma del batterio "sopravvive" nel genoma di D. ananassae, e piu' precisamente sul cromosoma 2 dell'insetto!
Qual e' il significato evolutivo di tutto questo? E' presto per dirlo. Di certo D. ananassae trasmette in questo modo i geni di Wolbachia ai propri discendenti, e ha la capacita' di produrre le proteine del batterio. Secondo gli scienziati l'evento della fusione e' stato accidentale, e sarebbe occorso durante comuni processi di riparazione del DNA dell'insetto. Di solito vengono incorporati tratti di DNA, ma in questo caso eccezionale sarebbe avvenuta la fusione dell'intero genoma del batterio parassita. C'e' un vantaggio selettivo dietro a questo processo? E' probabile, e allora occorrera' indagare sulla convenienza, da parte del moscerino, di produrre metaboliti propri del batterio.
Questa scoperta apre inoltre uno scenario affascinante: stiamo forse assistendo al primo passo di un percorso che portera', tra parecchi milioni di anni, alla nascita di un nuovo organello intracellulare, cosi' come gia' accaduto per mitocondri e cloroplasti?

Paola Nardi

Poca diversita' genetica, siamo inglesi....

Sorprendono i risultati di una ricerca sulla variabilita' genetica comparata di popolazioni inglesi antiche e moderne.

Secondo quanto scoperto e pubblicato sulla rivista Biology Letters della Royal Society britannica, la diversita' genetica misurata nel mtDNA (DNA mitocondriale) delle popolazioni che abitarono l'Inghilterra tra il 300 e il 1000 D.C. era largamente superiore a quella che si riscontra nelle medesime regioni genomiche delle popolazioni attuali. I campioni genetici di 48 scheletri provenienti da siti archeologici di villaggi abitati durante l'occupazione romana o di insediamenti risalenti alle invasioni Sassoni del primo millennio, sono stati confrontati con piu' di seimila campioni di mtDNA di popolazioni inglesi, nord-europee e mediorientali attuali. Contrariamente alle previsioni, che avrebbero voluto una maggiore diversita' genetica nelle popolazioni attuali, in virtu' di una piu' alta cosmopolitanita', la popolazione inglese mostra livelli di diversita' genetica significativamente piu' bassi. Quale puo' essere la spiegazione di tale fenomeno? Secondo gli studiosi cio' va ricercato nella cospicua perdita di variabilita' genetica legata, nel millennio inercorso tra i due campioni comparati, alle drammatiche epidemie occorse durante il Medioevo, che portarono ad una severa restrizione del pool genico. In particolare si puo' parlare di effetto casuale: quando, come nel caso della Peste Nera che flagello' l'Europa tra il 1347 e il 1351, scompare rapidamente il 50% della popolazione il caso gioca un ruolo importante. Ma c'e' anche la possibilita' di un effetto selettivo, in quanto si notano dai trascritti storici delle "strane" immunita' relative ad alcuni villaggi. E' inoltre interessante notare che per alcune popolazioni "meridionali", come quelle di Turchia, Palestina e Bielorussia, i dati attuali mostrano effettivamente un aumento nel tempo della diversita' genetica.
E per sorridere un po', si potrebbe addurre una motivazione piu' divertente, che ho richiamato nel titolo: come dice la celeberrima commedia Niente sesso, siamo inglesi! Nell'ultimo millennio ci sara' stata una crescente diversita' genetica a disposizione, forse, ma nessuna intenzione di recepirla nel proprio pool genico.....

Paola Nardi

Uguali, ma diverse

Specie che non si possono distinguere ad occhio l’una dall’altra esistono in tutti i gruppi zoologici.

Le specie criptiche, o specie gemelle, sono delle vere e proprie specie, caratterizzate dall’essere molto simili fra loro, addirittura non distinguibili ad occhio. A noi umani questa caratteristica intriga molto: siamo abituati a riconoscere le cose e le specie soprattutto ad occhio: se per un’ipotesi assurda l’umanità comprendesse più di una specie, ci troveremmo in difficoltà a riconoscere potenziali partner. In quali gruppi zoologici sono più frequenti le specie criptiche? Verrebbe da dire: in quei gruppi che non si riconoscono con la vista. Se i membri di una specie si riconoscono l’un l’altro mediante i suoni emessi, oppure mediante organi di senso chimici, non c’è possibilità di errore, anche se le diverse specie – o comunità riproduttive – hanno aspetto identico o quasi!
Uno studio di Markus Pfenninger e Klaus Schwenk apparso recentemente sul giornale open access BMC Evolutionary Biology (2007, 7:121) ha rivelato una realtà diversa. Gli autori hanno passato in rassegna più di 770 mila articoli zoologici pubblicati negli ultimi 28 anni e vi hanno trovato 2207 casi documentati di specie criptiche. Hanno poi tentato di correlare l’abbondanza delle specie criptiche sia con i gruppi zoologici di appartenenza, che con le diverse aree geografiche, trovando che sono distribuite “a pioggia” un po’ in tutti i gruppi: più numeroso è un gruppo, maggiori sono i casi documentati. Naturalmente, prima di effettuare l’analisi, è stato applicata una correzione che tenesse conto dei gruppi e degli ambienti sui quali sono stati pubblicati più articoli.

Questa conclusione, se da un lato lascia aperto il problema del “perché” esistono le specie criptiche, dall’altro invita i ricercatori nel campo della sistematica (come è noto si tratta di una specie in via di estinzione!) a considerare la possibilità che in ciascuno dei gruppi zoologici esaminati possano coesistere più specie senza che noi, coi nostri limitati mezzi (gli occhi!) che ne rendiamo conto.

Marco Ferraguti

All'origine delle differenze tra l'uomo e gli altri primati

Possiamo spiegare le differenze tra l'uomo e le grandi scimmie? In un recente studio pubblicato dalla rivista Nature Genetics vengono analizzate le cause di alcune differenze a livello cognitivo, comportamentale ed alimentare.

Capire quali sono le basi molecolari che distinguono l'uomo dagli altri primati è da sempre un argomento di grande interesse non solo da un punto di vista evoluzionistico, ma anche medico.

Inizialmente, le differenze tra uomo e scimpanzè erano ricercate a livello delle sequenze codificanti ed i risultati ottenuti avevano, in realtà, reso più complesso il problema a fronte di una similarità spesso superiore al 99% tra le sequenze dei geni dell'uomo e quelle degli scimpanzè.

La rivista Nature Genetics presenta, sul fascicolo appena pubblicato, un interessante articolo di Ralph Haygood, Olivier Fedrigo, Brian Hanson, Ken-Daigoro Yokoyama e Gregory A Wray dal titolo "Promoter regions of many neural- and nutrition-related genes have experienced positive selection during human evolution". In particolare, Haygood e colleghi hanno analizzato la velocità con cui alcuni geni si sono evoluti nell’uomo rispetto allo scimpanzè comune (Pan troglodytes) ed al macaco (Macaca mulatta).

La ricerca di Haygood si è, in particolare, concentrata sulla velocità con cui si sono evolute le regioni promotrici di numerosi geni, dove per regioni promotrici si intende quella parte di un gene che definisce dove, quando e quanto un gene sarà attivo.

Dal confronto della velocità con cui le regioni promotrici si sono evolute, rispetto ad introni presenti negli stessi geni, si è potuto notare che i promotori di alcuni geni avevano subito mutazioni con una velocità significativamente superiore rispetto agli introni, ad indicare che vi era stata una selezione positiva per queste mutazioni.

In modo molto interessante, molti dei geni identificati, perché caratterizzati da promotori che si sono evoluti con maggiore velocità nell’uomo rispetto agli altri primati, sono implicati nello sviluppo e nel funzionamento del sistema nervoso centrale, mentre altri sono noti per essere, se mutati, implicati nell’insorgenza di patologie neuro-degenerative e ritardi mentali.

Una seconda categoria di geni identificati è implicata nella digestione e metabolizzazione di alcuni alimenti ed in particolare risultano avere promotori molto diversificati tra uomo e primati alcuni geni implicati nel metabolismo del glucosio. A questo proposito è, tuttavia, molto difficile stabilire se questi geni abbiamo costituito la base per un’alimentazione differenziale tra uomo e primati o se (cosa forse più probabile) questi geni si siano differenziati in seguito ad un processo di selezione ed adattamento promosso dal cambiamento delle abitudini alimentari dell’uomo rispetto agli altri primati.

Nel complesso, quindi, si può ipotizzare che numerose delle peculiarità comportamentali, cognitive ed alimentari umane siano dovute a variazioni nel modo in cui alcuni geni sono stati usati, piuttosto che essere dovute a nuovi geni originatisi nel nostro genoma.

Meccanismi evolutivi simili sono stati descritti anche in altri animali ad indicare che molto spesso l’evoluzione ha operato “riutilizzando” in modo nuovo geni già esistenti, piuttosto che creandone dei nuovi. A quasi 30 anni dalla sua formulazione, quindi, l’ipotesi di François Jacob che l’evoluzione operi più ricorrendo al bricolage che alla progettazione di nuovi “attrezzi” e più che mai attuale.

Mauro Mandrioli

Ralph Haygood, Olivier Fedrigo, Brian Hanson, Ken-Daigoro Yokoyama, Gregory A Wray. Promoter regions of many neural- and nutrition-related genes have experienced positive selection during human evolution. Nature Genetics 39: 1140-1144. 2007.

L'origine delle orchidee

Uno studio posiziona l'origine del gruppo di piante a fiori più comune del mondo tra 76 e 84 milioni di anni fa.

Un'ape impollinatrice con il suo carico pollinico sulle spalle, ben conservata nell'ambra fossile, getta le basi per la comprensione dell'evoluzione della famiglia di piante terrestri più diffusa al mondo: le orchidee. Esse costituiscono infatti circa l'8% delle piante a fiore attualmente esistenti.
Sull'origine di questa famiglia, che al momento conta tra le 20.000 e le 30.000 specie distribuite su tutto il globo, vi è sempre stata incertezza. Si pensi, infatti, che i ricercatori posizionavano la loro origine nel non certo esiguo intervallo di tempo compreso tra 26 e 112 milioni di anni fa! La causa di questa enorme incertezza andava ricercata nella bassissima possibilità di rinvenire fossili di orchidee: sia le piante che i loro pollini, infatti, si fossilizzano difficilmente, senza contare che i loro habitat preferiti si trovano in regioni tropicali, dove l'alta umidità ne ostacola la fossilizzazione.
Per questo motivo, unito all'alto livello di specializzazione, molti specialisti ritenevano che queste piante avessero un'origine relativamente recente. D'altra parte, però, la diffusione a livello mondiale e l'impressionante diversità facevano supporre un'origine più antica.
Ricercatori dell'Università di Harvard, dalle pagine di Nature, hanno risolto questa controversia dopo aver rinvenuto un'ape, ora estinta, che trasportava un carico di polline. Essendo il polline delle orchidee facilmente riconoscibile, gli studiosi hanno stabilito la sua appartenenza alla subtribù Goodyerinae, attualmente presente in Repubblica Dominicana.
Da questo punto di partenza, tramite l'elaborazione di un albero filogenetico, costruito su dati provenienti da specie attuali e assumendo un ritmo di evoluzione costante (orologio molecolare), il gruppo di ricerca ha stabilito che il più antico antenato comune alle orchidee visse probabilmente tra 76 e 84 milioni di anni fa, prima dell'estinzione di massa che coinvolse i dinosauri.

Andrea Romano

Per non morire di fame

Ecco le sorprendenti strategie di sopravvivenza in condizioni di mancanza di cibo messe in atto dai serpenti, che non trovano eguali tra i vertebrati.

Il ricercatore Marshall McCue della University of Arkansas pubblica su Zoology l'interessante risultato delle sue ricerche di laboratorio, che hanno coinvolto ben 62 esemplari appartenenti a tre diverse specie, e filogeneticamente distanti, di questi inquietanti e affascinanti rettili: il pitone Python regius, il colubride Elaphe obsoleta (detto rat snake per la sua dieta particolarmente ricca di piccoli roditori) e il velenosissimo serpente a sonagli Crotalus atrox. Sono state studiate le reazioni dei serpenti alla prolungata mancanza di cibo, che si e' protratta fino a sei mesi: sono queste condizioni che si riscontrano facilmente in natura per queste specie, e per la prima volta sono stati collezionati e analizzati i dati relativi alla risposta fisiologica, morfologica (lunghezza e peso) e di composizione chimica degli individui esaminati. L'autore ha cosi' rilevato un abbassamento del livello metabolico a riposo fino al 72% per gli esemplari di rat snake e di serpente a sonagli (decrementi piu' limitati si osservano per il pitone), accompagnato comunque da una crescita in lunghezza: un'evidenza che suggerisce la notevole capacita' da parte di questi rettili di utilizzare al meglio le risorse disponibili. E dove vengono reperite le risorse energetiche comunque necessarie? Per riprendere un linguaggio economico, si puo' dire che le strategie adattative dei rettili studiati non riguardano soltanto la domanda energetica (diminuita attraverso l'abbassamento del metabolismo), ma anche l'offerta energetica: McCue ha infatti osservato che, in mancanza di cibo, vengono utilizzate in modo ottimale le riserve energetiche endogene. In particolare, i grassi sono la prima riserva interna ad essere impiegata per tutte e tre le diverse specie. E quando la carestia si fa drammatica? Qui intervengono differenze tra le diverse specie: il rat snake, che ha una dieta particolarmente ricca in proteine, demolisce queste macromolecole piu' rapidamente delle altre due specie esaminate.
Insomma, i dati rilevati da McCue confermano e danno misure quantitative dello straordinario successo evolutivo e adattativo ad ambienti a bassa offerta energetica per questi rettili, e pongono le basi per ulteriori analisi comparative fra serpenti o fra essi ed altri animali.

Paola Nardi