Trappola evolutiva

Le piante si evolvono costantemente in risposta ai cambiamenti dell’ambiente circostante, ma nuove ricerche suggeriscono che alcune specie potrebbero adattarsi nella direzione sbagliata.

Uno studio dell’Università del Michigan ha rilevato che le campanelle hanno registrato un calo del 96% nel loro tasso di adattamento in soli nove anni, non perché mancassero di diversità genetica,

ma perché pressioni evolutive contrastanti potrebbero limitarne la capacità di rispondere ai cambiamenti climatici. I risultati evidenziano come i cambiamenti ambientali causati dall’uomo possano creare sfide inaspettate per le piante e gli ecosistemi.

Quando le strategie di sopravvivenza entrano in conflitto

Con l’aumento delle temperature e il cambiamento dei modelli meteorologici, le piante devono spesso modificare caratteristiche come il periodo di fioritura per sopravvivere alle nuove condizioni. Tuttavia, le campanelle sembrano dover affrontare anche un’altra forte pressione: attirare impollinatori sempre più scarsi.

I ricercatori hanno scoperto che i tratti che aiutano le piante ad attirare gli impollinatori possono interferire con quelli che permettono loro di rispondere ai cambiamenti climatici. Fiori più grandi possono aumentare le possibilità di attirare gli insetti, mentre una fioritura anticipata può aiutare le piante ad adattarsi a temperature più elevate e a variazioni delle precipitazioni.

Nel tempo, queste caratteristiche sono diventate sempre più strettamente collegate nelle popolazioni di campanelle. Di conseguenza, la selezione naturale ha favorito sempre più i fiori di maggiori dimensioni, riducendo potenzialmente la capacità delle piante di modificare il periodo di fioritura in risposta alle pressioni climatiche.

La diversità genetica non era il problema

Uno dei risultati più sorprendenti è stato che le piante disponevano ancora di un’ampia variabilità genetica utile all’evoluzione.

Gli scienziati si aspettano spesso che le specie con un’elevata diversità genetica abbiano una maggiore capacità di adattamento, perché possiedono più caratteristiche potenziali su cui può agire la selezione naturale. Tuttavia, le campanelle analizzate nello studio non erano limitate dalla mancanza di “risorse” evolutive.

I ricercatori suggeriscono invece che le piante siano diventate sempre più condizionate dal rapporto tra caratteristiche diverse. Quando una caratteristica influenza l’evoluzione di un’altra, può limitare le possibili direzioni che una popolazione può intraprendere.

I risultati suggeriscono che le campanelle conservavano la capacità di evolversi, ma le pressioni ambientali le stavano spingendo verso caratteristiche che potrebbero non essere le più utili per affrontare un clima in cambiamento.

L’impatto umano rimodella l’evoluzione

La ricerca è stata guidata da Sasha Bishop, neodottoressa di ricerca, in collaborazione con John Stinchcombe dell’Università di Toronto e Regina Baucom del Dipartimento di Ecologia e Biologia Evolutiva dell’Università del Michigan.

Il team ha studiato le campanelle nell’ambito di una ricerca più ampia su come l’attività umana stia modificando i percorsi evolutivi delle specie selvatiche.

Il cambiamento climatico è solo una delle sfide che le piante devono affrontare. La perdita di habitat causata dall’espansione urbana, dall’agricoltura intensiva e dall’uso diffuso di pesticidi ha contribuito anche al declino delle popolazioni di impollinatori in tutto il mondo.

Gli scienziati hanno previsto da tempo che alcune specie potrebbero evolversi rapidamente in risposta ai cambiamenti ambientali. Tuttavia, le osservazioni in natura mostrano sempre più spesso che molte popolazioni stanno diminuendo o diventando geneticamente meno diversificate invece di adattarsi abbastanza rapidamente.

Misurare il cambiamento evolutivo

Per comprendere come stessero cambiando le campanelle, i ricercatori hanno raccolto semi da popolazioni selvatiche in due momenti diversi, a nove anni di distanza.

Hanno coltivato le piante in condizioni controllate e misurato diverse caratteristiche legate all’adattamento climatico e all’attrazione degli impollinatori. Tra queste vi erano il momento della prima fioritura, le dimensioni dei fiori, i livelli di zucchero nel nettare e la distanza tra le strutture che producono il polline e le parti del fiore che lo ricevono.

I ricercatori hanno poi calcolato il tasso di adattamento delle piante utilizzando un metodo statistico chiamato R, che considera come più caratteristiche si influenzino a vicenda invece di analizzarle separatamente.

Questo approccio ha permesso di capire se i cambiamenti in una caratteristica stessero limitando quelli in un’altra.

Un forte calo dell’adattamento

L’analisi ha mostrato che le popolazioni di campanelle avevano subito un forte rallentamento del cambiamento evolutivo.

Nella popolazione più antica, i ricercatori hanno stimato che l’adattamento avvenisse a circa il 76% del tasso previsto quando non si consideravano le relazioni tra le caratteristiche. Nove anni dopo, questa percentuale era scesa a circa il 9%.

I ricercatori ritengono che il crescente legame tra le dimensioni dei fiori e il periodo di fioritura abbia svolto un ruolo importante in questo declino. Il momento della fioritura è particolarmente importante perché permette alle piante di rispondere ai cambiamenti di temperatura e precipitazioni.

Lo studio suggerisce che il declino delle popolazioni di impollinatori potrebbe influenzare l’evoluzione delle piante in modi che rendono più difficile l’adattamento climatico. Con il continuo cambiamento degli ecosistemi, comprendere questi conflitti evolutivi nascosti potrebbe diventare sempre più importante per proteggere la biodiversità e i sistemi agricoli.