L’evoluzione potrebbe funzionare in modo diverso da come la scienza ha sempre creduto
Uno studio dell’Università del Michigan sta mettendo in discussione una delle idee più radicate sulla teoria dell’evoluzione: quella secondo cui la maggior parte dei cambiamenti genetici che si fissano nel tempo sarebbe essenzialmente neutra. Il gruppo di ricerca guidato dal biologo evoluzionista Jianzhi Zhang ha scoperto qualcosa di sorprendente: le mutazioni benefiche sarebbero molto più frequenti di quanto si pensasse. Ma allora perché non le vediamo diffondersi ovunque? La risposta è tanto semplice quanto destabilizzante: l’ambiente cambia troppo in fretta perché queste mutazioni possano prendere piede.
Per oltre mezzo secolo, la cosiddetta Teoria Neutrale dell’Evoluzione Molecolare, proposta negli anni Sessanta, ha dominato il campo. L’idea di fondo era che la maggior parte delle variazioni genetiche che si fissano nelle popolazioni non fosse né utile né dannosa. Semplicemente, queste mutazioni si diffondevano per caso, senza che la selezione naturale intervenisse in modo significativo. Le mutazioni dannose venivano eliminate, quelle realmente utili erano considerate così rare da non incidere granché sul quadro generale. Zhang e i suoi colleghi hanno voluto verificare proprio questo assunto. E i risultati raccontano una storia diversa.
Quando una mutazione utile non fa in tempo a contare
Utilizzando ampi dataset di deep mutational scanning, tecnica che permette di creare e misurare gli effetti di migliaia di mutazioni in organismi modello come lieviti ed E. coli, il team ha osservato che oltre l’1% delle mutazioni che modificano gli amminoacidi risultava benefico. Può sembrare poco, ma in termini evolutivi è un numero enorme. Così grande che, stando ai calcoli dei ricercatori, oltre il 99% delle sostituzioni amminoacidiche dovrebbe essere adattativo. Eppure, nella realtà, l’evoluzione genetica procede molto più lentamente di quanto questo dato suggerirebbe.
Ecco il punto: l’ambiente non sta mai fermo. Una mutazione vantaggiosa oggi potrebbe diventare svantaggiosa domani, se le condizioni cambiano prima che quella variante si diffonda nell’intera popolazione. Zhang ha spiegato il concetto in modo molto diretto: “Il risultato finale appare neutro, ma il processo che lo ha prodotto non lo è affatto. Le popolazioni naturali non sono mai davvero adattate al loro ambiente, perché l’ambiente cambia troppo rapidamente. Le popolazioni stanno sempre rincorrendo le condizioni intorno a loro.”
Il framework proposto dal team si chiama Adaptive Tracking with Antagonistic Pleiotropy, e in parole semplici significa che le popolazioni rispondono continuamente ai cambiamenti ambientali, ma molte mutazioni comportano compromessi legati al contesto. Quello che oggi migliora la fitness di un organismo, domani potrebbe ridurla.
L’esperimento sui lieviti e le implicazioni per gli esseri umani
Per mettere alla prova questa idea, il team ha confrontato due gruppi di lieviti lungo 800 generazioni. Un gruppo si è evoluto in un ambiente stabile. L’altro ha affrontato un ambiente variabile, composto da 10 terreni di coltura differenti, alternati ogni 80 generazioni. Il risultato è stato chiaro: nel gruppo esposto a condizioni mutevoli, le mutazioni benefiche apparivano ma non riuscivano a fissarsi. Non avevano abbastanza tempo per diffondersi prima che il contesto cambiasse di nuovo.
Zhang ha sottolineato che questa dinamica ha implicazioni ampie, anche per gli esseri umani. L’ambiente in cui viviamo è cambiato enormemente nel corso della storia della nostra specie, e i geni che portiamo potrebbero non essere i più adatti alle condizioni attuali. Alcune mutazioni vantaggiose nei contesti ancestrali potrebbero risultare disallineate rispetto alla vita moderna.
Va detto che gran parte dei dati utilizzati nello studio proviene da organismi unicellulari, dove è più semplice misurare gli effetti delle mutazioni. Serviranno ulteriori ricerche su organismi multicellulari per capire se gli stessi schemi valgano anche per animali, piante e, appunto, per la nostra specie. Lo studio, pubblicato su Nature Ecology and Evolution, non cancella decenni di teoria neutrale, ma offre una prospettiva nuova e più dinamica. L’evoluzione potrebbe assomigliare meno a una scalata costante verso la perfezione e più a una corsa senza fine dietro un mondo che non smette mai di muoversi.
