Per decenni, i biologi evoluzionisti hanno operato secondo una teoria ampiamente accettata: la maggior parte delle mutazioni genetiche erano neutre, né dannose né benefiche, semplicemente fluttuando attraverso le generazioni senza grande impatto. Questa idea, nota come Teoria Neutrale dell’Evoluzione Molecolare, proponeva che mentre le mutazioni dannose vengono rapidamente eliminate dalla selezione naturale, quelle benefiche sono troppo rare per influenzare in modo significativo il corso dell’evoluzione.
Ora, una ricerca innovativa dell’Università del Michigan mette in discussione questa nozione di vecchia data. Un nuovo studio condotto dal biologo evoluzionista Jianzhi Zhang suggerisce che le mutazioni benefiche potrebbero essere molto più comuni di quanto si pensasse in precedenza, con implicazioni potenzialmente profonde per la nostra comprensione dell’adattamento e di come gli organismi si evolvono in un mondo dinamico.
I ricercatori, analizzando meticolosamente enormi set di dati generati attraverso la “scansione mutazionale profonda”, hanno osservato un tasso sorprendentemente alto di mutazioni benefiche: oltre l’1% delle varianti testate conferiva un vantaggio al lievito e all’Escherichia coli in condizioni specifiche. Questa scoperta contraddice direttamente la previsione della Teoria Neutrale secondo cui mutazioni così vantaggiose sarebbero eccezionalmente rare.
Tuttavia, questa discrepanza non significa che la teoria sia del tutto sbagliata; piuttosto, evidenzia un pezzo mancante cruciale: l’ambiente stesso. Lo studio propone una nuova spiegazione convincente: il tracciamento adattivo con pleiotropia antagonista.
Una corsa contro il cambiamento costante
Questo modello presuppone che le mutazioni benefiche si verificano frequentemente ma faticano a radicarsi permanentemente in una popolazione perché gli ambienti sono raramente statici. Ciò che si rivela vantaggioso in un contesto potrebbe rivelarsi dannoso in un altro. Immagina una specie perfettamente adattata a un ecosistema stabile: un cambiamento climatico sconvolgerà l’equilibrio. Le mutazioni un tempo benefiche ora ostacolano la sopravvivenza.
Zhang e il suo team hanno dimostrato questo principio attraverso esperimenti che hanno coinvolto il lievito che si evolve in ambienti sia costanti che fluttuanti. Le popolazioni di lievito che si adattano a condizioni immutabili hanno accumulato mutazioni più benefiche rispetto a quelle che affrontano cambiamenti periodici nelle fonti di nutrienti. Il motivo? In un mondo in continua evoluzione, le mutazioni vantaggiose hanno avuto poco tempo per diffondersi ampiamente prima che l’ambiente richiedesse una nuova serie di tratti.
“Stiamo dicendo che il risultato è stato neutrale, ma il processo non è stato neutrale”, spiega Zhang. “Il nostro modello suggerisce che le popolazioni naturali non sono veramente adattate ai loro ambienti perché gli ambienti cambiano molto rapidamente e le popolazioni sono sempre alla ricerca dell’ambiente.”
Implicazioni per l’umanità in un mondo in cambiamento?
Lo studio ha implicazioni significative che vanno oltre il semplice lievito. Ci costringe a riconsiderare la misura in cui gli esseri umani si sono completamente adattati al nostro mondo in continua evoluzione. La nostra specie ha subito drammatiche trasformazioni ambientali nel corso della storia: dalla rivoluzione agricola all’era industriale, fino all’Antropocene.
“Alcune mutazioni possono essere benefiche nei nostri vecchi ambienti, ma non corrispondono a quelle di oggi”, suggerisce Zhang. Egli avverte che, anche se in superficie potremmo sembrare ben adattati, il rapido ritmo del cambiamento ambientale potrebbe lasciarci con un’eredità genetica che non ci è più pienamente utile. Ciò potrebbe avere implicazioni sulla suscettibilità alle malattie, sulla resilienza alle condizioni meteorologiche estreme e persino sulla risposta alle nuove tecnologie.
Sebbene i risultati dello studio derivino principalmente da esperimenti con organismi unicellulari, offrono un quadro convincente per comprendere l’adattamento in forme di vita più complesse. La ricerca futura si concentrerà sulla replica di questi esperimenti con organismi multicellulari come gli esseri umani per vedere se emergono modelli simili.
La teoria del tracciamento adattivo fa luce sull’interazione dinamica tra evoluzione e ambiente, sfidandoci a ripensare il modo in cui percepiamo il concetto stesso di “adattamento”. Dipinge il quadro di una corsa evolutiva in corso: una lotta perpetua per tenere il passo con il cambiamento, lasciando molti organismi perennemente sull’orlo dell’adattamento ma mai del tutto lì.
