La prima pianta

Non posso dire che sia stato proprio l’Evolution Day, ma il mio interesse per le piante si è un po’ ravvivato dopo le due giornate passate al Museo. A questo hanno contribuito le comunicazioni ma soprattutto una strana aria di mistero –scientifico – che ha circondato tutto la manifestazione. Come ho detto anche qui, praticamente tutti gli speaker, e in particolare gli stranieri, hanno detto che quello che si sa è molto, ma non proprio tutto. E che le cose che mancano per creare un quadro completo non sono proprio marginali. Per esempio a che servono i fiori, perché alcune piante li hanno e altre no, com’è costruito il cespuglio filogenetico del mondo vegetale eccetera. Per questo, e anche per la mia passione per il passato molto ma molto remoto, ho letto incuriosito questo articolo* di Science, che racconta l’analisi fatta da un gruppo di botanici  e biologi molecolari di varia provenienza su una domanda (che a molto sembrerà oziosa, non a me): quanti protisti sono stati colonizzati dal cianobatterio che ha dato origine ai cloroplasti?

Passo indietro: si sa da qualche tempo che i vari pezzi di una cellula (animale o vegetale) sono originati da un’invasione da parte di cellule altre in un qualche tipo di “ameba” primitiva e molto semplice; una specie di creazione a mosaico. Una teoria definita simbiogenesi, e portata avanti, anche se non proposta per la prima volta, da Lynn Margulis, scienziata eterodossa se ce n’è stata una (qui una recensione da Pikaia del suo libro Acquiring genomes). Molti degli organelli che compongono la nostra cellula sono così parti estranee che nel tempo si sono integrate e hanno scambiato materiale genetico col nucleo vero e proprio, tanti che nei mitocondri – uno degli organelli di origine esterna – ci sono ancora alcuni geni. Per le piante, oltre che i soliti mitocondri e forse altri organelli, ci sono anche i cloroplasti, che contengono fra le altre cose la clorofilla. Ma questi cloroplasti, da dove derivano? Sono talmente simili ad alcuni cianobatteri che non è stato difficile pensare che siano stati alcuni di questi organismi a invadere una cellula più semplice e iniziare a fare la fotosintesi al suo interno, alla fine diventando parte integrante della cellula stessa e contribuendo al suo successo evolutivo. La teoria delle Plantae dice che la prima endosimbiosi avvenne nell’antenato comune di piante verdi, alghe rosse e glaucofite, un piccolo gruppo di alghe microscopiche d’acqua dolce. Il problema che gli autori hanno cercato di risolvere è che altri dati – provenienti da proteine del nucleo, non dai plastidi – dimostrano invece che il gruppo Plantae non è monofiletico, non ha cioè un solo antenato comune. Tra le altre cose, c’è anche il fatto che le glaucofite hanno caratteristiche non presenti nelle piante. Che fare allora? Analizzare tutti i geni possibili di Cyanophora paradoxa (che vedete nell’immagine in cima, di Susanne Ruemmele. © Science/AAAS], una glaucofita, e metterli a confronto con quelli posseduti da alghe e piante verdi di cui si conosce il genoma. E cercare di capire quanti e forse quali geni siano derivati dal cianobatterio originale, in modo da supportare l’ipotesi della monofilia, oppure se nelle varie linee di piante si trovano geni diversi provenienti da antenati differenti: e che quindi l’ipotesi Plantae è sbagliata. L’analisi è stata lunga e complessa, ma la conclusione è che ci sono sì differenze di struttura dei geni, e alcuni sono presenti incerti gruppi ma non in altri, ma che i taxa che formano i gruppo Plantae hanno tutti un’origine comune, da un cianobatterio che ha invaso altre cellule una sola volta e ha dato origine alla gran parte delle specie che fotosintetizzano sulla Terra. Come fosse fatto l’antenato comune, lo potete vedere qui sotto, tratto da qui**.

La struttura dell’ipotetica alga primitiva. Con queste caratteristiche: un nucleo, un mitocondrio, flagelli e sesso, comuni a tutti. Un solco ventrale in Cyanophora, Excavata, SAR (Stramenopila, Alveolata e Rhizaria) e Amoebozoa; una banda di microtubuli (multilayered structure/parakinetosomal structure, abbreviato con MLS/PPKS)  comuni a questi gruppi e alle streptofite; e una vescicola appiattita comune a glaucofite, SAR e Hacrobia.

La cosa interessante però, oltre alla conferma dell’ipotesi, e che la stessa C. paradoxa non è un semplice contenitore di geni primitivi, come farebbe pensare il fatto che è più semplice delle altre specie e all’interno di un gruppo piuttosto povero di forme. Come previsto anche dalla teoria dell’evoluzione, poiché questa alga è viva e vivente ai nostri giorni è andata incontro a cambiamenti come tutte le altre specie. E’ quindi sbagliato dire che poiché C. paradoxa è semplice, allora è l’antenato di tutte le piante verdi e delle alghe rosse. Da questo punto di vista l’antenato non esiste. O meglio, esiste, ma non siamo certo in grado di identificarlo in base alle specie esistenti. E quindi, come ancora si dice nella letteratura di divulgazione, le glaucofite non sono fossili viventi, perché se è vero che sono semplici, ciò non significa che non si siano evolute. E in effetti contengono, proprio come alghe verdi, piante e alghe rosse, caratteri derivati, cioè evoluti dopo la loro origine e dopo che si sono staccate dalla linea che avrebbe portato alle altre specie. Anche per gli animali accade ovviamente la stessa cosa: la linea che porta a una specie qualsiasi è un susseguirsi di cugini, nipoti e zii, non di nonni, bisnonni e figli. Per questo assumere che ci sia una linea diretta dagli antenati ai giorni nostri è un grave errore. Di pensiero, prima di tutto, ma anche di comunicazione e di divulgazione. Anche perché poi porta al pensiero che in fondo a un segmento ci sia un punto unico. Cioè un’unica specie che spesso (sempre) corrisponde alla nostra.

*Price, D., Chan, C., Yoon, H., Yang, E., Qiu, H., Weber, A., Schwacke, R., Gross, J., Blouin, N., Lane, C., Reyes-Prieto, A., Durnford, D., Neilson, J., Lang, B., Burger, G., Steiner, J., Loffelhardt, W., Meuser, J., Posewitz, M., Ball, S., Arias, M., Henrissat, B., Coutinho, P., Rensing, S., Symeonidi, A., Doddapaneni, H., Green, B., Rajah, V., Boore, J., & Bhattacharya, D. (2012). Cyanophora paradoxa Genome Elucidates Origin of Photosynthesis in Algae and Plants Science, 335 (6070), 843-847 DOI: 10.1126/science.1213561

**Spiegel, F. (2012). Contemplating the First Plantae Science, 335 (6070), 809-810 DOI: 10.1126/science.1218515

Il caso e... il caso

Questo articolo è esemplificativo di come certa ricerca scientifica non fa altro che trovare prove di come lo sviluppo delle specie sia una questione quasi del tutto  imprevedibile. E questo anche per specie "speciali" come la nostra. Che speciale lo è solo per alcuni, in particolare i religiosi; i quali, pur accettando obtorto collo l'evoluzione, non possono prendere per buono il fatto che la nostra specie NON sia il pinnacolo dell'evoluzione, quindi la specie più complessa e "evoluta".


E cosa dice il pezzo? Al di là della  storia personale degli scienziati, che le variazioni climatiche siano state una variabile importante nello sviluppo degli adattamenti, e perfino della cultura. La quale non è un dato acquisito una volta per tutte, ma che può essere persa e riconquistata secondo le condizioni ambientali. Questo ovviamente fa pensare anche che se queste condizioni non si presentassero, questi stessi adattamenti avrebbero potuto anche non sorgere. E noi saremmo stati una delle tante specie del genere Homo che percorreva le savane africane; o magari essere spazzata via da un'altra specie o dal predatore di turno. Nonostante Simon Conway Morris, quindi, l'inevitabilità dell'evoluzione umana anche attraverso la cosiddetta convergenza evolutiva è tutt'altro che stabilita. Sopra un'immagine della zona e sotto una che spiega le diverse fasi di cui si parla nel testo di Nature.

Darwin day

Che sarebbe oggi. Ma io e alcuni altri l’abbiamo festeggiato durante quello che è stato definito l’Evolution day, a Milano, al Museo di storia naturale. Grande la partecipazione di pubblico, come vedete anche nella foto accanto (fatta direttamente dal sottoscritto dal palco delle presentazioni, DURANTE una delle presentazioni, per la qual cosa sono stato anche rimproverato e allo stesso tempo approvato). Considerazioni molte e sparse. Nonostante il clima, sia culturale che meteorologico, la manifestazione è stata un gran successo. Sala piena sempre in tutte le sessioni, con un pubblico non propriamente giovanissimo (anche se non mancavano i giovani). Le presentazioni sono state di qualità varia (in media meglio gli stranieri degli italiani, ma non di molto), con argomenti non facili. D’altronde, la botanica, e lo dicono gli stessi botanici, è sempre una scienza che predispone alla meticolosità e alla precisione, quindi consentirebbe pochi voli pindarici. Anche se sono convinto che si potrebbero fare. Le discussioni a margine, specie con Peter Stevens del Missouri botanical garden (quello di Peter Raven) e Louis Ronse De Craene, sono state fruttuose e molto stimolanti. Il primo ha creato questo sito gigantesco, sulla filogenesi delle Angiosperme, punto di riferimento per tutti i botanici mondiali, il secondo è un morfologo vegetale, che studia l’evoluzione della forma dei fiori secondo le pressioni evolutive, essenzialmente l’impollinazione ma non solo. Le loro presentazioni sono state una lunga serie di – fruttuosi – dubbi sull’origine delle piante a fiore e il loro sviluppo evolutivo. Il tutto era stato preceduto da un excursus storico di Alessandro Volpone, storico della scienza, che ha parlato di “Darwin e la discendenza della piante” (a propos, la sua è stata la presentazione più power point friendly). Per il resto del programma, potete andare a vedere qui. Il sito Scienzainrete dovrebbe mettere in rete anche tutte le conferenze. Che dovrebbero essere anche da altre parti, come qui – dove potete vedere anche un bravo presentatore. Le discussioni con Stevens e Ronse De Craene (è belga, e il nome è fantastico) erano però più sulla divulgazione e la diffusione dell’evoluzione che sui loro argomenti. Stevens dice che è compito loro, oltre che dei comunicatori, diffondere una corretta conoscenza, ma che spesso i ricercatori e gli scienziati trovano ostacoli soprattutto all’interno dell’università. Il belga è intervenuto dicendo che la botanica e le scienze naturali sono oltre tutto poco considerate, perché spesso il pubblico fa il confronto con la fisica (per non parlare delle humanities) che ti  spiegano meglio e più in profondo chi sei e dove andrai a finire. Stevens ha addirittura definito la fisica (quella di LHC, per esempio) una creazione terrena, una costruzione teorica che spiega l’origine di tutto. E che per questo drena un sacco di soldi per gli strumenti di ricerca. La sera di venerdì, grande lecture di Illka Hanski sull’aumento delle allergie causate dalla diminuzione di biodiversità (per cui 'c’è anche questo post). Brillante, non noioso, ha risposto a tutto dicendo però che la sua è un’ipotesi, non una teoria provata. Il tipo è anche molto simpatico e ferocemente dawkinsiano (vale a dire antireligioso).

Insomma, un buon Evolution Day, a Milano, sperando che la settimana porti qualche novità anche nella gestione del Museo, che ha un gran bisogno di essere un po’ rivitalizzato. Le persone e le strutture ci sono (anche gli inglesi dicono che alcuni diorami sono fantastici) mancano i mezzi. Che sono tutti o quasi per questa roba accanto, et similia. O per il Museo del Novecento (numero per numero, perché non un museo del 42?)

 

 

Invece i soldi dovrebbero essere dati tutti a questo tipo qua accanto: pericoloso, ma simpatico ospite del Museo.

Vi lascio con un paio di libri (gratis) della National Academy Press: questo e soprattutto questo (lo trovate anche nella colonnina accanto). Sono grossi pdf da leggere sul computer. NON da stampare per leggerli al cesso; per questo c’è la tavoletta…

Speranza per le paludi?

In questo articolo di  Plosbiology un'analisi di alcuni casi di restoration ecology che riguarda le zone umide. Sembra che non tutto sia perduto, anche se ci vogliono almeno due generazioni per avere una palude come si deve. Nello stesso numero un articolo meno ottimista.

Rifugiarsi nell’evoluzione

Tra querelle sulla neve (d’inverno) e sul riscaldamento globale che (d’inverno) non ci sarebbe, è a volte il caso di rifugiarsi in un soggetto neutro (solo in apparenza, come vedremo): l’evoluzione. Sono usciti su Science express un paio di lavori interessanti che confermano due ipotesi presenti da lungo tempo nell’armamentario degli evoluzionisti; sono l’effetto del fondatore e il cosiddetto “rinforzo” (reinforcement – che non c’entra però con il reinforcement nel comportamento animale). L’effetto del fondatore è stato studiato in alcune popolazioni di lucertole (in realtà sono anolidi, ma per i giornali italiani è già tanto se sono lucertole), il rinforzo in alcuni fiori del genere Phlox (P. drummondii – che vedete sopra – e P. cuspidata).
Nel primo caso* ecco cos’è accaduto: in alcune piccole isole dei Caraibi che un uragano aveva “ripulito” dalle anolidi, gli sperimentatori hanno riportato alcune di queste lucertoline (Anolis sagrei, sotto) e le hanno lasciate libere per vedere se e come l’evoluzione le avrebbe cambiate. In particolare hanno seguito un tratto fondamentale per la sopravvivenza, cioè la lunghezza delle zampe posteriori. Questo perché le zampe lunghe vanno bene su substrati piatti e larghi (terreno o grossi rami), e quando si è inseguiti da predatori terrestri, e zampe corte sono migliori per correre sugli alberi per inseguire le prede e sfuggire ai predatori. Le isole su cui sono state trasportate le lucertole erano coperte di pochi cespugli piccoli, a differenza dell’isola di origine, che era ben forestata. L’ipotesi 0, quella da cui sono partiti (per smentirla) gli evoluzionisti americani era che se la selezione naturale era la forza dominante, e quindi l’effetto del fondatore soltanto una variabile minore e presto travolta dalla selezione; tutte le lucertole avrebbero dovuto evolvere gambe posteriori più corte, per adattarsi a rami dei cespugli, dal diametro più piccolo. Se invece il genotipo del fondatore (o dei fondatori) era importante, la lunghezza delle zampe avrebbe dovuto essere influenzata dalla lunghezza delle zampe delle prime lucertole portate sull’isola. Dopo aver verificato che le piccole popolazioni sulle isole erano veramente diverse l’una dall’altra e che i fondatori erano geneticamente diversi, il risultato è stato chiarissimo: la lunghezza della zampe posteriori in tutte le popolazioni è diminuita per adattarsi all’ambiente differente, ma allo stesso modo gli animali “sentono” di provenire da popolazioni differenti, tanto che la lunghezza delle zampe nel 2009 (l’ultimo anno di analisi) “ha una relazione” positiva con quella del 2006 (anno dell’inizio dell’esperimento). Non ci sono effetti della plasticità nello sviluppo ontogenetico, invece. In conclusione, la variazione tra le isole è spiegata più dall’effetto del fondatore che dalla selezione naturale (che pure ha fatto modificato il corpo delle lucertole).
Il secondo studio** riguarda due specie di flox, che quando crescono assieme (tecnicamente sarebbero in simpatria, come in alcuni angoli del Texas) hanno i fiori di colori decisamente diversi. P. drummondii ha i fiori di colore rosso scuro, mentre l’altra rimane azzurro chiaro. Ciò è “dovuto” (anche se la causa prima non è chiara) al fatto che ovuli e polline degli ibridi sono molto sterili, e fin qui tutto bene. Ma per sapere cosa causasse questa separazione gli ecologi hanno fatto esperimenti simili a quelli di Mendel: hanno accoppiato i fiori di colori diversi e hanno cercato di capire cosa tenesse distinte le popolazioni che me derivavano. I risultati sono più complessi di come la racconto, ma in generale è stato trovato che gli impollinatori (farfalle, in genere), dopo aver visitato un fiore scuro, hanno la metà di probabilità di visitare un fiore chiaro. Per concludere, se è vero che gli insetti dimostrano la costanza di comportamento, cioè il fatto che le farfalle preferiscono visitare fiori dal fenotipo simile piuttosto che cambiare colore, allora questo fenomeno può essere responsabile della diminuzione di flusso genico tra popolazioni florali. La genetica è molto più complicata di così (ci sono più di un allele coinvolti), ma le conclusioni sono interessanti anche solo con queste poche note.
Per finire, una considerazione per i creazionisti. Questi lavori sono molto complessi, e spesso difficili da pianificare e portare avanti: ma vanno tutti in una sola direzione, cioè nella conferma della teoria dell’evoluzione e delle sue conseguenze (ricordiamo inoltre che l’ipotesi del rinforzo era state proposta da Wallace, compagno di Darwin nell’elaborazione della teoria dell’evoluzione per selezione naturale). Quando anche i nemici dell’evoluzione se ne usciranno con un esperimento (uno, 1) che dimostra come la selezione naturale non esiste – ed è compito loro, mica degli evoluzionisti, pianificarlo – credo che potrebbero lontanamente pensare di avere una dignità di una discussione. E ragionare, invece che mettere insieme evoluzione darwiniana, buco dell’ozono e riscaldamento globale, e dimostrare in tal modo che la loro opposizione è profondamente radicata in un’ideologia religiosa che si oppone a priori a tutto ciò che si scontra con la loro visione del mondo, tipica di pastori mediorientali di 4.000 anni fa.
* Kolbe, J., Leal, M., Schoener, T., Spiller, D., & Losos, J. (2012). Founder Effects Persist Despite Adaptive Differentiation: A Field Experiment with Lizards Science DOI: 10.1126/science.1209566
** Hopkins, R., & Rausher, M. (2012). Pollinator-Mediated Selection on Flower Color Allele Drives Reinforcement Science DOI: 10.1126/science.1215198

Lo scienziato e il buffone

Un articolo del Wall Street Journal, firmato da 16 "scienziati" (poi capirete le virgolette) reitera con monotonia degna di Monti e del suo posto fisso l'obiezione che le prove per il riscaldamento globale non sono conclusive, che è tutto un complotto, che il riscaldamento non c'è stato, che anche gli scienziati che fanno ricerca sull'argomento sono d'accordo (nelle lettere private RUBATE all'Università dell'East Anglia) che è tutto una truffa, che è una piano diabbolico ordito dai socialisti, comunisti, fascisti, dall'Onu eccetera eccetera. La versione in italiano è sul giornale (pagato anche da me con le mie tasse) dell'ex moglie dell'ex presidente del consiglio (ma vedi sotto per la nuova proprietà) - fonte affidabile sull'argomento se mai ce n'è una. Ribattere a ogni punto è ridicolo, sarebbe come ritornare per l'ennesima volta su punti che nessuno considera più in discussione. Ci hanno pensato però alcuni dei citati dall'indegno pamphlet (firmato anche da Zichichi, pensa te che scienziato del clima), qui e qui. Il primo pezzo è uscito addirittura sullo stesso quotidiano degli industriali che ha pubblicato la prima letteraccia. Leggete tutto e fatevi un'idea del livello della discussione. Tra qualche settimana faccio una lezioncina all'Università per parlare con i biologi e far capire loro come nasce una notizia - questo è l'esempio di come muore. 


**L'immagine sopra proviene da qui e risale al 2008. Usa terminologia obsoleta ma il principio è ancora valido.