L’evoluzione darwiniana ha aperto la strada alla comprensione dello sviluppo della vita sulla terra; ma oggi arrivano dal mondo della ricerca biologica sempre più nozioni e alcune complicano quella che al naturalista inglese sembrava una linea stradale lastricata e diritta. È una storia in cui l’ereditarietà si è spostata lateralmente e verticalmente e tutte le gerarchie e i confini convenzionali si sono dimostrati più trasgressibili e imperfetti di quanto avessimo ipotizzato.
Uno di questi fenomeni che attentano al dogma dell’evoluzione fatta per mutazioni casuali e selezione del più adatto è chiamato “epigenetica”. Si tratta di un dato che smentisce quello che per anni si chiamava “central dogma” della biologia, cioè che il Dna non fosse influenzato dall’ambiente. In realtà oggi sappiamo che i fenomeni ambientali alterano non il Dna stesso, ma il suo modo di esprimersi, silenziando dei geni e attivandone altri prima silenti.
Ne vediamo qui una prima dimostrazione.
Cresciuto nel sud del Texas, David Pfennig è stato affascinato dai girini. Quando i temporali estivi bagnano le pianure normalmente asciutte, i rospi spadefoot emergono dalle loro tane per deporre le uova in pozze di fugace durata. I girini di solito si cibano delicatamente di alghe, piccoli crostacei e detriti. Ma gli stessi rospi a volte generano girini molto diversi quando nell’ambiente abbondano prede di dimensioni maggiori; in questo caso i girini hanno i muscoli della mascella sporgenti e le parti della bocca dentellate: si comportano aggressivamente e mangiano crostacei più grandi, come i gamberetti.
Più tardi, quando divenne un biologo, il fascino di Pfennig per i girini si trasformò in curiosità scientifica. Entrambi i tipi di girini – quelli a mascella piccola e quelli a mascella sporgente – avevano gli stessi genitori e quindi gli stessi geni. Il fatto che potessero avere tratti così diversi, presumibilmente a causa dei diversi ambienti, non si accordava con la visione genetica che Pfennig aveva acquisito durante i suoi studi negli anni 80, secondo la quale i geni ereditati dai genitori dovrebbero imporre ogni dettaglio di come gli animali appaiono e si comportano. “Eppure qui osservavo animali che possono modificare i loro tratti in risposta all’ambiente”, ricorda Pfennig, che ora gestisce un laboratorio presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill. “Era una specie di strabiliante fenomeno”. Quando abbondano alghe e piccole prede, i girini sono a mascella piccola e sono miti. Ma se lo stagno contiene anche gamberetti, alcuni girini si trasformano in carnivori aggressivi. Sfruttano la fonte di cibo atipica, crescono più velocemente con le proteine extra e hanno maggiori possibilità di raggiungere l’età adulta prima che l’acqua si asciughi.
Di recente, Pfennig e il suo team hanno scoperto qualcosa di ancora più straordinario di quella strabiliante plasticità comportamentale. In una specie di rospo spadefoot, hanno scoperto che lo stadio del girino carnivoro aggressivo si è radicato trasmettendosi alle generazioni successive senza un innesco dietetico specifico. Una risposta inizialmente flessibile all’ambiente si è stabilizzata.
Pfennig chiama questo fenomeno “evoluzione guidata dalla plasticità”, cioè c’è stato un primo cambiamento fenotipico per uno stimolo ambientale (invece che per una mutazione casuale del Dna) e quindi una conservazione di quel cambiamento nelle generazioni successive tramite selezione naturale. La differenza con il meccanismo darwiniano è chiara anche se sfumata: all’origine del cambiamento non sta il caso ma un’interazione. Per alcuni, tali scoperte evocano lo spirito del naturalista francese Jean-Baptiste Lamarck. Decenni prima che Charles Darwin esponesse la sua teoria evolutiva in L’origine delle specie, Lamarck e altri biologi avevano proposto differenti meccanismi per il cambiamento evolutivo.
All’inizio del 1800, Lamarck affermò che gli organismi possono acquisire nuove caratteristiche nel corso della loro vita: colli più lunghi per le giraffe che cercano cibo, piedi palmati per gli uccelli acquatici, e trasmetterli alla loro prole. Successivamente, i biologi hanno abbandonato il Lamarckismo quando è emersa la visione classica dell’evoluzione, cioè che gli organismi si evolvono a seguito della selezione naturale che agisce su cambiamenti genetici casuali. Ma non è stato come buttare via “il bambino con l’acqua sporca”?
Oggi sappiamo che, come Darwin, anche Lamarck ovviamente ignorava grandi settori della biologia che si sono sviluppati successivamente, in particolare le regole mendeliane dell’eredità, e le sue sono rimaste delle teorie nemmeno troppo documentate. Ma anche Lamarck ha avuto intuizioni brillanti che oggi alcuni scienziati stanno con loro stupore riapprezzando. Lo vedremo meglio nel seguito di questa serie di articoli, in cui affronteremo il tema cruciale: l’epigenetica.
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