L’evoluzione di nuove caratteristiche negli organismi viventi può essere migliorata quando l’ambiente cambia in modo sistematico: è quanto affermano in uno studio i ricercatori del Weizmann Institute of Science, che ha sede in Israele.

In un articolo pubblicato sulla rivista on-line ad accesso libero “PLoS Computational Biology”, Merav Parter, Nadav Kashtan e Uri Alon affermano infatti che in ambienti che variano nel tempo in modo non casuale, l’evoluzione riesce, in qualche modo, ad “apprendere le regole” che stanno alla base di tali trasformazioni e a spingere lo sviluppo degli organismi in modo da generare prontamente nuovi e più utili tratti con un numero limitato di mutazioni.

La capacità di generare mutazioni è uno dei grandi misteri della teoria dell’evoluzione. Recentemente, si è riusciti a integrare modelli conoscenze delle evoluzionismo, della genetica e della biologia dello sviluppo per fornire una nuova visione in cui le mutazioni genetiche casuali danno come risultato un fenotipo utile ad adattarsi all’ambiente.

Ma in che modo l’organismo può prevedere quali siano le caratteristiche più vantaggiose?

In questo nuovo studio si è cercato di fornire una risposta cominciando a osservare quegli ambienti che in natura sembrano variare secondo regole o regolarità comuni. L’idea è che gli organismi siano in grado di apprendere in che modo gli ambienti siano cambiati nel passato per trarne vantaggio in previsione del futuro. Per esempio, i semi delle piante tendono a variare nelle dimensioni e nella durezza; corrispondentemente, le specie di uccelli hanno sviluppato di fatto becchi di dimensioni e durezza facilmente modificabili.

Per verificare queste ipotesi, il gruppo ha impiegato simulazioni al computer dell’evoluzione di semplici “organismi computazionali”, ovvero di entità biologiche virtuali dotate di un DNA e di regole di evoluzione mutuate da quelle naturali.

Tali organismi sono stati lasciati evolvere in due differenti scenari: un primo ambiente in cui non si verificavano cambiamenti e il secondo in cui i cambiamenti avvenivano in modo sistematico. Come prevedibile, i due scenari hanno prodotto organismi con caratteristiche differenti. In particolare gli organismi evolutisi nell’ambiente variabile hanno conservato informazioni della loro storia nel genoma e sviluppato una speciale struttura modulare, dimostrandosi in grado di generare nuovi e utili fenotipi per un nuovo ambiente, anche se quest’ultimo condivideva le stesse regole degli ambienti passati.

Lo studio mostra in questo modo l’ampio e profondo effetto che l’ambiente può avere sull’evoluzione dei sistemi biologici, e getta le basi per ulteriori studi in questa direzione per comprendere in che modo gli organismi e l’evoluzione possono integrare nel genoma l’esperienza del passato. (fc)