Evoluzione in rapida successione

L'esperimento su larga scala è iniziato nell'autunno 2017 con 360 piccole provette di plastica contenenti una miscela di semi di Arabidopsis thaliana, una pianta annuale poco appariscente con piccoli fiori bianchi. Le provette sono state spedite in 30 località dell'Europa occidentale e settentrionale, della regione mediterranea e degli Stati Uniti. In ogni sito, i biologi di una rete globale hanno seminato i semi in dodici parcelle, ciascuna di circa un quarto di metro quadrato, creando dodici popolazioni di Arabidopsis. Queste popolazioni si sono mantenute nell'anno successivo grazie ai loro semi.

Per un periodo di cinque anni, i ricercatori hanno monitorato la crescita e le prestazioni delle piante e hanno raccolto annualmente campioni di tessuto per l'analisi genetica. Il loro obiettivo comune: tracciare il modo in cui le piante si evolvono per adattarsi ad ambienti molto diversi.

La rete "Genomics of Rapid Evolution in Novel Environment" (GrENE-net) è stata lanciata nel 2016 da Niek Scheepens, professore di Ecologia evolutiva delle piante presso la Goethe University di Francoforte, insieme al dottor François Vasseur del Centre d'Écologie Fonctionelle et Évolutive di Montpellier e al professor Moisés Expósito-Alonso dell'Università della California, Berkeley.

I campioni di piante dei primi tre anni sono stati ora analizzati geneticamente dal team statunitense. Il risultato: nella maggior parte delle zone climatiche, le popolazioni sono sopravvissute e si sono adattate alle condizioni ambientali locali. Ciò è risultato evidente grazie a milioni di cambiamenti nell'intero insieme di geni - il genoma. Molti di questi cambiamenti genomici erano statisticamente simili in tutte le dodici popolazioni di un determinato sito. Inoltre, siti con climi simili hanno mostrato cambiamenti genetici simili, che hanno interessato geni legati a tratti come la tolleranza alla siccità o il tempo di fioritura.

Scheepens spiega che: "Entrambi i risultati mostrano come il clima eserciti una pressione di selezione evolutiva, favorendo geni e varianti geniche che aiutano la pianta ad adattarsi meglio all'ambiente".

Tuttavia, alcune popolazioni di crescione - soprattutto in siti particolarmente caldi e secchi - si sono estinte dopo tre anni, lasciando le loro parcelle sterili. Le analisi del genoma hanno rivelato che queste estinzioni sono state precedute da forti fluttuazioni genetiche e che le dodici popolazioni non si sono evolute nella stessa direzione. Scheepens osserva che: "In queste popolazioni, i cambiamenti casuali sembravano dominare a causa delle dimensioni relativamente piccole della popolazione all'interno di ogni appezzamento. Invece di un adattamento riuscito, ha prevalso la cosiddetta 'deriva genetica'".

L'ecologo evoluzionista Niek Scheepens conclude: "Con questo esperimento possiamo osservare l'evoluzione quasi in tempo reale. Dimostra che l'adattamento evolutivo può avvenire molto rapidamente, a condizione che sia presente una sufficiente diversità genetica. Le specie vegetali rare con piccole popolazioni e bassa diversità genetica sono quindi poco attrezzate per affrontare i cambiamenti ambientali, compresi quelli climatici. Nel complesso, il nostro esperimento è un appello convincente a preservare la biodiversità: la diversità assicura la sopravvivenza".