Speciazione ecologica: la modellizzazione con le dimensioni corporee medie non è sufficiente
Molti fattori e processi influiscono sulla biodiversità. Uno di questi è la speciazione ecologica, la comparsa di una o più nuove specie dovuta a diversi cambiamenti evolutivi nelle popolazioni di una specie che vivono in ambienti diversi. Le interazioni ecologiche – quelle tra le specie – cambiano drasticamente a seconda dello stadio del ciclo di vita degli organismi, eppure la maggior parte degli studi ha trascurato questo aspetto. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA), il progetto EcoEvoDevoNetwork ha sviluppato un quadro di modellizzazione che considera per la prima volta in modo esplicito la maniera in cui gli organismi interagiscono con il loro ambiente e con gli altri organismi nei diverse stadi della vita. Sotto la supervisione di Carlos J. Melián presso l’Istituto federale di scienze e tecnologie acquatiche svizzero, la borsista MSCA Catalina Chaparro-Pedraza ha approfondito come i processi evolutivi, ecologici e di sviluppo modulano le reti di organismi interagenti e come questi processi mediano le risposte ai cambiamenti ambientali.
Le dimensioni contano: lo stadio di sviluppo influisce sulla speciazione ecologica
Le interazioni ecologiche cambiano nel corso dell’arco della vita di un organismo. Ad esempio, l’esito degli incontri tra concorrenti o tra prede e predatori dipende dallo stadio di sviluppo degli organismi interagenti. Questi, a loro volta, possono influire sul modo in cui gli organismi vivono il proprio ambiente. Spiega Melián: «La maggior parte degli organismi, se non tutti, subisce cambiamenti nel rischio di mortalità e nella capacità di acquisire cibo lungo tutto il corso della propria vita. L’aumento delle dimensioni corporee è l’aspetto ecologico più importante dello sviluppo, poiché determina in larga misura l’alimentazione, la crescita e la riproduzione degli individui.» Pertanto, EcoEvoDevoNetwork ha utilizzato le dimensioni come proxy dello stadio di sviluppo per studiare come il processo di speciazione sia influenzato dai cambiamenti ecologici sperimentati dagli organismi nell’arco della loro vita.
Un nuovo quadro di modellizzazione coglie l’eterogeneità degli stadi di sviluppo
In tutto il regno animale, è stato coerentemente osservato che gli organismi adulti hanno maggiori possibilità di sopravvivenza rispetto ai giovani della stessa specie. Gli individui più piccoli o più giovani sono generalmente più vulnerabili alla predazione, alla fame e agli estremi ambientali rispetto a quelli più grandi. Grazie all’inclusione da parte del quadro innovativo di EcoEvoDevoNetwork dei processi di sviluppo insieme a quelli evolutivi ed ecologici, Chaparro-Pedraza ha fornito un collegamento tra questi risultati largamente pubblicati e la speciazione. EcoEvoDevoNetwork ha dimostrato che queste differenze di mortalità diffuse tra giovani e adulti possono favorire l’origine di nuove specie.
Al di là del modello Lotka-Volterra
«Storicamente, gli ecologisti hanno utilizzato approcci in cui ciascuna specie è caratterizzata da una singola quantità, come l’abbondanza della specie. Il classico modello Lotka-Volterra che costituisce la base della maggior parte della teoria ecologica ne è un esempio. Tuttavia, ciascuna specie presenta un’enorme eterogeneità, e la maggior parte di questa deriva da differenze negli stadi di sviluppo. I risultati evidenziano l’importanza di non ridurre la vita a un singolo numero», osserva Chaparro-Pedraza. EcoEvoDevoNetwork ha dimostrato che l’eterogeneità dello sviluppo può alterare in modo notevole l’esito di processi fondamentali della biodiversità, come quello di speciazione. L’integrazione dello stadio di sviluppo nei modelli futuri dovrebbe gettare nuova luce sulle interazioni ecologiche, sulla biodiversità e sui processi evolutivi.
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