Le Isole Galápagos sono da tempo uno dei luoghi più importanti per lo studio dell’evoluzione.
Quando Charles Darwin visitò le isole nel 1835 a bordo della HMS Beagle , raccolse diversi uccelli e li riportò in Inghilterra. Inizialmente, credette che gli esemplari includessero passeri, picchi, fringuelli e una singola cincia. Gli scienziati in seguito stabilirono che si trattava di uccelli appartenenti alla stessa famiglia di fringuelli, strettamente imparentati tra loro, i cui becchi di forma diversa si erano evoluti per adattarsi a diverse tipologie di cibo.
I fringuelli finirono per diventare una prova inconfutabile della teoria dell’evoluzione per selezione naturale di Darwin. Questa teoria spiega come le popolazioni possano modificarsi gradualmente, in quanto gli individui con caratteristiche adatte al loro ambiente hanno maggiori probabilità di sopravvivere e riprodursi.
Gli uccelli dimostrano anche un processo noto come evoluzione parallela. In questo processo, gli organismi sviluppano indipendentemente soluzioni simili alle sfide ambientali, anche se i cambiamenti genetici sottostanti possono essere diversi.
Le isole di Darwin continuano a rivelare l’evoluzione
“A più di 150 anni da quando il lavoro di Darwin sulle Galapagos ha trasformato la nostra comprensione della vita sulla Terra, queste isole continuano a rivelare nuove scoperte biologiche”, afferma il professor Michael D. Martin del Museo Universitario dell’Università Norvegese di Scienza e Tecnologia (NTNU).
Martin fa parte di un ampio team di ricerca internazionale che comprende scienziati dei Royal Botanic Gardens di Kew, dell’Università della California, Davis, dell’Università di Copenaghen, della Fondazione Charles Darwin delle Galápagos, dell’Università della Georgia ad Athens, dell’Università della British Columbia e di diverse altre istituzioni.
Il team ha studiato l’evoluzione delle Scalesia , un gruppo di piante comunemente chiamate margherite giganti delle Galápagos. I loro risultati sono stati recentemente pubblicati su Nature Communications .
Le margherite giganti delle Galapagos si sono evolute rapidamente
“Proprio come i famosi fringuelli di Darwin, queste piante si sono evolute rapidamente dopo essere arrivate alle Galápagos dal Sud America continentale”, spiega Vanessa Bieker, ricercatrice presso i Royal Botanic Gardens di Kew e prima autrice della nuova pubblicazione.
Scalesia è un genere di piante relativamente giovane. Tutte le specie esistenti oggi sono emerse nell’ultimo milione di anni. Nonostante questa breve storia evolutiva, le piante si sono adattate ad habitat straordinariamente diversi nelle isole, comprese le foreste umide degli altipiani e le pianure calde e aride.
“L’aspetto delle diverse specie varia notevolmente, da arbusti bassi ad alberi alti. La cosa più sorprendente sono le foglie, che vanno da grandi e intere a piccole e profondamente lobate”, afferma Martin.
Queste foglie lobate presentano spesso margini intricati e seghettati. Gli scienziati ritengono che questa forma possa aiutare le piante a sopravvivere in condizioni di siccità e caldo, limitando la perdita d’acqua e disperdendo il calore in modo più efficace. Finora, tuttavia, le modifiche genetiche alla base di questo adattamento non erano chiare.
Geni diversi hanno prodotto la stessa forma della foglia
I ricercatori hanno analizzato i genomi completi di tutte le specie di Scalesia conosciute . I loro risultati hanno dimostrato che le foglie profondamente lobate si sono evolute indipendentemente diverse volte in rami separati dell’albero genealogico della famiglia Scalesia .
I risultati suggeriscono inoltre che nuove specie potrebbero essere attualmente in fase di sviluppo. Numerose popolazioni di Scalesia potrebbero rappresentare linee evolutive separate che gli scienziati non hanno ancora formalmente riconosciuto.
“Ancora più sorprendente è stato il fatto che ogni volta che questa caratteristica si è evoluta, lo ha fatto attraverso geni diversi, sebbene tutti appartengano allo stesso sistema biologico che controlla lo sviluppo delle foglie”, afferma Bieker.
“Questo fornisce un chiaro esempio di evoluzione parallela: la natura giunge alla stessa soluzione più volte, ma attraverso percorsi genetici differenti. Invece di essere controllata da un singolo ‘gene maestro’, l’evoluzione sembra avvalersi di un’intera rete di geni interagenti, che modificano diverse componenti per produrre risultati simili.”
Anziché affidarsi a un singolo gene per determinare la forma delle foglie, l’evoluzione sembra modificare diverse parti di una rete genetica più ampia. Questi cambiamenti genetici separati possono in definitiva produrre caratteristiche fisiche simili.
La scoperta offre agli scienziati un quadro più chiaro di come caratteristiche complesse possano emergere ripetutamente in popolazioni non imparentate o in diversi rami della stessa famiglia evolutiva.
L’evoluzione potrebbe essere ancora in corso di creazione di nuove specie.
Le prove genetiche indicano che la storia evolutiva degli Scalesia non è ancora conclusa.
“Le popolazioni all’interno della stessa specie mostrano grandi differenze genetiche e sono rimaste isolate l’una dall’altra per lunghi periodi. Ciò significa che nuove specie potrebbero essere in fase di formazione. Molte popolazioni di Scalesia potrebbero rappresentare distinti lignaggi evolutivi che non sono ancora stati formalmente descritti”, afferma Martin.
Poiché queste popolazioni isolate potrebbero seguire percorsi evolutivi distinti, i ricercatori sostengono che ciascuna dovrebbe essere gestita come un’unità di conservazione individuale. Questo approccio potrebbe cambiare il modo in cui i conservazionisti proteggono le piante e gli ecosistemi caratteristici delle Galápagos.
Lo studio fornisce inoltre una visione insolitamente dettagliata della radiazione adattativa, il processo attraverso il quale una specie ancestrale dà rapidamente origine a molte forme adatte a diversi habitat.
“I nostri risultati mettono in luce la flessibilità e la creatività dell’evoluzione”, afferma Bieker.
Le famose collezioni di uccelli di Darwin non furono le sue uniche importanti scoperte sulle isole. Durante la sua visita raccolse anche numerose piante. Settantotto di questi esemplari furono in seguito utilizzati per identificare specie completamente nuove per la scienza, tra cui quattro specie di Scalesia .
Abstract
Scalesia (Asteraceae) è il più grande genere di piante endemiche dell’arcipelago delle Galápagos e un esempio di radiazione adattativa. Sebbene le specie di Scalesia presentino un’elevata variabilità in termini di portamento e morfologia, la caratteristica più notevole è la varietà di forme delle foglie, in particolare per la presenza differenziale di lobi/seghettature, un carattere derivato che si è evoluto più volte come probabile adattamento al clima equatoriale caldo e secco delle isole. Utilizzando dati genomici a livello di popolazione provenienti da 396 individui rappresentativi di tutte le 15 specie di Scalesia riconosciute , abbiamo caratterizzato questa recente radiazione (circa 1 milione di anni fa) e rivelato che la loro sostanziale divergenza morfologica e la specializzazione ecologica si basano principalmente su una variazione genetica condivisa. Per chiarire ulteriormente la ripetuta evoluzione adattativa dei lobi fogliari in Scalesia , abbiamo integrato dati genomici e morfometrici fogliari con trascrittomi provenienti da diversi stadi di sviluppo e abbiamo concluso che i lobi fogliari si sono evoluti attraverso la selezione diversificante. La selezione naturale avviene indipendentemente su diversi regolatori nel percorso che controlla lo sviluppo della polarità fogliare adassiale-abassiale, evidenziando l’importanza dell’elevata diversità genetica delle popolazioni fondatrici mantenuta tramite allopoliploidia. Infine, i nostri risultati hanno implicazioni per la conservazione di La biodiversità del genere Scalesia è minacciata, poiché un’inaspettata elevata struttura genetica intraspecifica e un isolamento a lungo termine tra le popolazioni indicano una diffusa speciazione nascente.
Materiale fornito dall’Università norvegese di scienza e tecnologia . Nota: il contenuto potrebbe essere modificato per motivi di stile e lunghezza.
Vanessa C. Bieker, Siyu Li, José Cerca, Paul Battlay, Mohsen Falahati Anbaran, Amit Sharma, Patricia Jaramillo Díaz, Mario Fernández-Mazuecos, Jazmín Ramos-Madrigal, Sarah L. F. Martin, Luisa Santos-Bay, Gitte Petersen, Ole Seberg, Pablo Vargas, Rasmus Nielsen, M. Thomas P. Gilbert, Gonzalo Rivas-Torres, James Leebens-Mack, Loren H. Rieseberg, Lene R. Nielsen, Neelima Sinha, Michael D. Martin. The genomic basis of adaptive leaf variation in the Galápagos giant daisies. Nature Communications, 2026; 17 (1) DOI: 10.1038/s41467-026-71865-3
by 