laboratorio evoluzione
Marcello Sala
IL MISTERO DEL CERION
[S J. Gould, “Opera 100”,
in: Il sorriso del fenicottero, Feltrinelli 1987]
Queste conchiglie vi appaiono molto simili o molto diverse?
Chiocciole dello stesso Genere di mollusco gasteropodo
terrestre, il Cerion
Dai naturalisti classificate 600 specie di Cerion , ma
la maggior parte interfeconde (possono ibridarsi):
sono specie diverse?
Non sono specie “specie biologiche” (Mayr) distinte
ma solo varietà della stesa specie
Facilità di ibridazione  scarsa variazione genetica:
perché allora tale diversità di forme e dimensioni?
Forme simili vivono su isole diverse dello stesso arcipelago:
dal momento che si tratta di chiocciole terrestri come si spiega
questa distribuzione?
Quale ipotesi è più plausibile?
A) Distribuzione accidentale: uragani
hanno trasportato sulle diverse isole
chiocciole della stessa varietà
B) Frammentazione: una stessa varietà
distribuita su un territorio esteso a molte isole
le popolazioni intermedie si sono poi estinte
C) Evoluzione convergente: una stessa varietà
distribuita su un territorio esteso a molte isole
colonie separate si sono modificate nella stessa direzione
Le isole Bahamas
sporgono da
piattaforme sommerse
che,
durante la glaciazione,
(livello-mare più basso)
erano emerse e
collegavano le isole
[nero: terre emerse,
grigio: piattaforme sommerse]
Coste interne
verso le piattaforme:
lambite da acque
poco profonde
e calme
niente dune
copertura vegetale
conchiglie variegate
(a chiazze)
pareti sottili
costolature
poco rilevate
Coste esterne
verso l’oceano aperto:
si immergono subito
profondamente
selvagge e ventose
lungo di esse
si formano dune
che si consolidano
in rocce
conchiglie costolate
(costolature marcate)
pareti spesse
Dove le coste
esterne incontrano
quelle interne
conchiglie con
forme ibride
Come si potrebbe spiegare questa corrispondenza
tenendo conto che...?
• le differenze tra le due forme coinvolgono diversi
elementi della forma che variano in modo indipendente
• le forme ibride non mostrano una gradazione, ma
un miscuglio con una distribuzione di caratteri
tipica dell’incrocio genetico tra due entità diverse
• conchiglie variegate sono poco visibili nella vegetazione
(sole che filtra a chiazze tra le foglie), mentre conchiglie
di colore chiaro non risaltano sullo sfondo delle dune
• conchiglie spesse e costolate resistono meglio agli urti
su coste ventose e rocciose
In base a questi dati come si può spiegare la differenziazione
delle due forme di chiocciole?
Adattamento evolutivo alle condizioni ambientali
Ipotesi: le variegate si sono evolute in ambienti interni
e si sono venute a trovare sulle coste interne
quando le piattaforme vennero sommerse
Differenziazione tra conchiglie
costolate e variegate
sia sulle isole di Little Bahama Bank
sia su quelle di Great Bahama Bank
questo dato che cosa ci dice
riguardo alle parentele
tra le quattro forme?
Ipotesi:
le chiocciole costolate su entrambe le piattaforme
potrebbero appartenere a un unico ceppo
e così le variegate
Ma…
Studi di anatomia degli organi genitali (in queste specie
fondamentali per determinare le parentele filogenetiche):
le forme costolate e variegate della Little Bank
hanno anatomia comune tra loro
diversa da quella comune
alle costolate e variegate della Great Bank
che cosa si può concludere allora sulle somiglianze
tra queste forme?
Due diversi significati evolutivi:
anatomia dei genitali  rapporti di parentela più antichi
forma delle conchiglie  convergenza :
forme simili si possono ritrovare
come adattamenti evolutivi
in condizioni ambientali simili
convergenza (analogia)
Macroglossum stellarum è una falena
(insetto lepidottero)
per nutrirsi di nettare
usa la spiritromba
(modificazione delle
appendici del capo)
Il colibrì è un uccello (vertebrato)
per nutrirsi di nettare usa il becco
(ossa delle mascelle ricoperte di
tessuto corneo derivato dalla cute)
In entrambi i casi il vantaggio
per l’animale è il nutrimento
per il fiore è l’impollinazione
• la forma della conchiglia si può evolvere
indipendentemente più volte
per adattamento a condizioni simili
• la forma della conchiglia è il risultato di
un insieme complesso di caratteri
geneticamente indipendenti
• ciascuno dei caratteri di per sé non è adattativo
mentre lo è la forma risultante
• ogni carattere è determinato dal genotipo
• la selezione naturale può agire sul fenotipo
Come possono evolvere forme complesse
se l’ereditarietà riguarda geni singoli e quindi
la selezione può agire solo sulle loro singole espressioni?

Mutazioni omeotiche (parti ben formate in posti sbagliati)
 presenza di qualche “interruttore” che regola
i geni di un complesso che determina lo sviluppo
di intere parti dell’organismo
 sistemi gerarchici nella espressione del genotipo
durante lo sviluppo del fenotipo
Nel caso del Cerion?
Ipotesi:
1. configurazioni gerarchiche di geni nel Cerion
costituiscono vie alternative di sviluppo corrispondenti
alle diverse forme (costolata/variegata)
2. un “interruttore genico” nel programma di sviluppo di Cerion,
a seconda degli stimoli dell’ambiente, indirizza in una
delle direzioni alternative (costolata/variegata)