Chiocciole sinistrorse alla riscossa

Questo post partecipa al Carnevale della Biodiversità ospitato per questa seconda edizione dal blog Leucophaea di Marco Ferrari, dove potete trovare tutti gli altri interessanti contributi della blogosfera scientifica italiana per questa bella iniziativa. La data per questa edizione del Carnevale non è stata scelta a caso: oggi è il 202° compleanno del padre dell’evoluzionismo, Charles Darwin.

La biodiversità che ammiriamo oggi è il risultato di milioni di anni di evoluzione, milioni di anni in cui nuove specie sono comparse a popolare la Terra e altre l’hanno lasciata per sempre, un processo inesorabile che segue le leggi severe della selezione naturale. A causa dei suoi tempi lunghissimi, spesso tendiamo a percepire l’evoluzione come qualcosa che è avvenuto in un lontano passato, ignorando il fatto che gli stessi processi evolutivi che hanno dato origine alle forme di vita moderne continuano ad avvenire ancora oggi, sotto i nostri stessi occhi. Certo non è facile osservare questi processi in azione: la nascita di nuove specie (tecnicamente detta “speciazione”) avviene gradualmente nel corso del tempo, con l’accumularsi di mutazioni genetiche che spingono un gruppo di animali geograficamente isolati verso una sempre maggiore differenziazione. Questa prosegue fino al punto in cui a essere modificati sono dei geni chiave – chiamati geni della speciazione – che innalzano una barriera riproduttiva nei confronti della popolazione originaria: non potendo più generare prole fertile, i due gruppi iniziano a segurire un proprio originale percorso evolutivo.

Solitamente i geni della speciazione si modificano solo in un secondo momento, quando la popolazione della futura nuova specie ha raggiunto una numerosità tale da impedire l’estinzione pressoché immediata. Se un individuo cambiasse di colpo un gene chiave per la riproduzione, infatti, si ritroverebbe senza nessun partner sessuale e con esso svanirebbe la possibilità di inaugurare un nuovo ramo dell’albero della vita. Come per ogni regola, anche qui c’è però un’eccezione: se la mutazione in oggetto portasse un forte vantaggio competitivo, questo sarebbe sufficiente per contrastare l’effetto negativo di avere pochi partner a disposizione. In questo modo, la selezione naturale riuscirebbe a mantenere in equilibrio il gruppo di invidui originario e i nuovi mutanti: se da un lato questi ultimi avranno meno possibilità di riprodursi e di trasmettere la propria mutazione alla progenie, dall’altro saranno ad esempio più bravi a procurarsi il cibo o a difendersi dai predatori. Così facendo anche una mutazione a carico di un gene della speciazione può essere mantenuta nel tempo e diffondersi lentamente in una popolazione: è una sorta di evoluzione accelerata, in cui un singolo gene può creare in poco tempo una nuova specie vivente, e si sta verificando proprio in questo momento nelle foreste del Giappone.

Le chiocciole del genere Satsuma hanno normalmente un guscio a spirale destrorsa, che ruota cioè in senso orario muovendosi dall’interno verso l’esterno. Il senso di rotazione è determinato da un gene a effetto materno: se la madre sviluppa una mutazione genetica che produce un guscio in senso antiorario, anche tutti i suoi figli avranno il guscio al contrario, indipendentemente dagli alleli che hanno ereditato dalla madre. L’effetto materno è una forma di ereditarietà molto particolare, che segue regole diverse da quelle dell’ereditarietà mendeliana classica; in genere si verifica perché alcune proteine di origine materna presenti nella cellula uovo iniziano a guidare lo sviluppo dell’embrione prima ancora che si attivino i suoi stessi geni.

Le nostre chiocciole non possono però cambiare a cuor leggero il tipo di spirale: esiste infatti una forte pressione selettiva che le obbliga ad adeguarsi alla maggioranza e a scegliere tutte la medesima opzione, in quanto due individui con spirali opposte non riescono, per ragioni morfologiche, ad accoppiarsi. Nell’immagine qui a fianco (fig. c) si nota come la diversa spiralizzazione del guscio renda di fatto impossibile l’accoppiamento, che invece può avvenire senza problemi nel caso di due chiocciole con lo stesso tipo di spirale (fig. b).

Un gruppo di ricercatori giapponesi ha però scoperto che le chiocciole sinistrorse, molto più rare rispetto alle destrorse, hanno trovato il modo di superare questo handicap. Il gene responsabile del cambiamento di spirale ha infatti conferito loro anche un grande vantaggio: hanno maggiori possibilità di sopravvivere quando si trovano a fronteggiare uno dei loro nemici più agguerriti, il serpente mangia-chiocciole di Iwasaki (Pareas Iwasakii).

Come si vede da questi due video, il rettile adotta una strategia particolare per aggredire il piccolo invertebrato e stanarlo dal suo guscio: poiché la stragrande maggioranza delle chiocciole hanno un guscio a spirale destrorsa, il serpente ha imparato ad attaccare da sinistra. Non solo, persino la sua dentatura si è evoluta per incrementare le possibilità di successo: la parte destra della mandibola del rettile ha molti più denti rispetto alla sinistra, e questo probabilmente gli serve per sradicare il malcapitato mollusco dal suo rifugio. Messo alla prova con una chiocciola con spirale sinistrorsa, però, il serpente di Iwasaki fallisce clamorosamente: secondo le osservazioni dei ricercatori, le chiocciole sinistrorse sopravvivono agli attacchi nell’88% dei casi, mentre quelle old-style non hanno alcuna possibilità di farcela.

Se le chiocciole a spirale sinistrorsa stanno conquistando sempre più terreno, lo devono principalmente al loro predatore: gli scienziati hanno infatti scoperto che le varianti a spirale sinistrorsa appaiono con maggior frequenza nelle aree geografiche in cui vivono i serpenti mangia-chiocciole. Se non mi credete, guardate la mappa qui a destra: si nota chiaramente che le chiocciole mutanti fanno capolino solo nella zona di sovrapposizione con l’areale dei serpenti pareatidi, dei quali il serpente di Iwasaki è l’esponente più famoso. Al di fuori di questa regione viene meno l’effetto bilanciante della selezione naturale: non esiste più nessun vantaggio ad avere una spirale sinistrorsa, che invece dà solo problemi nella riproduzione.

Al momento non si ha notizia di serpenti che abbiano evoluto una strategia d’attacco alternativa per rispondere alla mossa delle chiocciole Satsuma, e tutto lascia pensare che per molto tempo questi rettili continueranno semplicemente a nutrirsi delle varianti destrorse, ancora molto abbondanti. In futuro, tuttavia, a essere in maggioranza potrebbero essere le sinistrorse, e se i serpenti mangia-chiocciole non vorranno rinunciare al proprio menu a base di escargot, dovranno inventarsi qualcosa di nuovo. La lotta per il cibo e per gli spazi ha creato nuova biodiversità nelle foreste giapponesi, e continuerà a farlo, in Giappone come in tutto il resto del mondo.

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Hoso, M., Kameda, Y., Wu, S., Asami, T., Kato, M., & Hori, M. (2010). A speciation gene for left–right reversal in snails results in anti-predator adaptation Nature Communications, 1 (9) DOI: 10.1038/ncomms1133

Image credit: Nature