Poco dopo aver completato il suo secondo mandato come presidente nel 1909, Teddy Roosevelt fece un safari di caccia di un anno in Africa sotto l'egida della Smithsonian Institution. Molti dei trofei di Roosevelt finirono per essere esposti nello Smithsonian e nell'American Museum of Natural History di New York. Le esperienze safari di Roosevelt, presentate nel suo libro African Game Trails (1910) gli hanno dato forti opinioni su come gli animali si fondessero o non si fondessero con l'ambiente circostante:
“Il bianco e nero sono normalmente i colori più evidenti in natura (e tuttavia sono sopportati da numerose creature che sono riuscite bene nella lotta per la vita); ma quasi ogni tinta ... si armonizza abbastanza bene con almeno alcuni paesaggi, e in pochi casi tra i mammiferi più grandi, e in quasi nessuno tra quelli che frequentano le pianure aperte, c'è la minima ragione per supporre che la creatura guadagni qualsiasi trarre vantaggio da ciò che viene chiamato vagamente "colorazione protettiva". "
Roosevelt ha deriso le nozioni sul valore protettivo della colorazione per due motivi. In primo luogo, lo straordinario cacciatore montato a cavallo ebbe poche difficoltà a individuare, inseguire e insaccare il gioco grosso; la sua festa di caccia ha sparato a più di 500 mammiferi. Chiaramente i colori degli animali non li proteggevano da lui . E in secondo luogo, mentre all'epoca il fatto dell'evoluzione era ampiamente accettato dagli scienziati (e da Roosevelt), la spiegazione di Darwin del ruolo primario della selezione naturale come meccanismo dell'evoluzione non lo era. La selezione naturale era caduta in disgrazia, in particolare per quanto riguarda la colorazione animale. Molti naturalisti nel 1890 avevano criticato le spiegazioni darwiniane della colorazione come totalmente prive di prove, e offrivano altre spiegazioni. Ad esempio, alcuni hanno suggerito che la colorazione fosse direttamente causata da fattori esterni come il clima, la luce o la dieta.
Queste idee alternative furono presto eliminate dall'emergere della scienza della genetica e dalla dimostrazione attraverso esperimenti di allevamento (come quelli originariamente condotti da Gregor Mendel) che la colorazione è una proprietà ereditata di piante e animali. Ma fino agli ultimi anni, non sapevamo come i geni determinano la colorazione animale o in che modo la variazione dei geni influenza la variazione della colorazione in natura. La nuova comprensione di come vengono realizzati i colori degli animali, in particolare i modelli semplici di bianco e nero e gli studi sul campo dei vantaggi e degli svantaggi degli schemi di colori in diversi habitat, stanno ora fornendo alcuni dei migliori esempi di come funzionano la selezione e l'evoluzione naturali.
Uno dei fenomeni più diffusi nel regno animale è la presenza di varietà scure pigmentate all'interno delle specie. Ogni sorta di falene, scarafaggi, farfalle, serpenti, lucertole e uccelli hanno forme tutte o quasi nere. Forse i più familiari sono i grandi felini scuri, come il leopardo nero e il giaguaro nero. Questi splendidi animali sono spesso esposti negli zoo come curiosità, ma si verificano anche in natura in numero significativo.
Tutte queste forme cosiddette "melaniche" derivano da una maggiore produzione di melanina di pigmento nella pelle, nel pelo, nelle squame o nelle piume. La pigmentazione melanica può svolgere molti ruoli. La melanina protegge noi e altri animali dai raggi ultravioletti del sole; può aiutare gli animali in climi più freddi o ad altitudini più elevate a riscaldare i loro corpi più rapidamente e, contrariamente allo scetticismo di Roosevelt sulla colorazione protettiva, il pigmento nero nasconde alcuni animali dai predatori.
Nei deserti degli Stati Uniti sud-occidentali, ad esempio, ci sono affioramenti di rocce molto scure che sono state prodotte da flussi di lava negli ultimi due milioni di anni. Tra queste rocce vive il topo tascabile di roccia, che si presenta in nero scuro e un colore chiaro e sabbioso. I naturalisti negli anni '30 osservarono che i topi trovati sulle rocce laviche erano in genere melanici, mentre quelli sulle rocce di granito color sabbia circostanti erano di solito di colore chiaro. Questa corrispondenza cromatica tra il colore della pelliccia e lo sfondo dell'habitat sembra essere un adattamento contro i predatori, in particolare i gufi. I topi che si adattano al colore all'ambiente circostante hanno un vantaggio in termini di sopravvivenza rispetto ai topi non corrispondenti in ciascuno dei due habitat.
Il mouse tascabile rock è disponibile in due colori, scuro e chiaro. Quelle scure si fondono bene con le rocce laviche (in alto a destra) e quelle chiare sono mimetizzate contro l'arenaria (in alto a sinistra). Posizionati in un ambiente "sbagliato", i topi sono facili da vedere per i predatori. (Dr. Michael Nachman) 
I giaguari neri, come il cucciolo a sinistra, hanno una mutazione che li induce a produrre più melanina di pigmento di quanto facciano i giaguari maculati. (Daniel Karmann / dpa / Corbis) 
Alcune lucertole a coda di rondine (queste sono del genere Aspidoscelis) sono più scure del solito grazie a una mutazione simile a quella che si trova nei giaguari scuri o nelle pecore nere. (Dr. Erica Bree Rosenblum) 
Le lucertole senza orecchie minori sono disponibili in due colori, a seconda della versione che ereditano di un gene che influenza la produzione di melanina. (Dr. Erica Bree Rosenblum) 
Le lucertole nel genere Sceloporous sono disponibili in una varietà di colori, a seconda in parte della versione che portano di un gene melanina. (Dr. Erica Bree Rosenblum) 
L'habitat dei topi tascabili di roccia è disponibile in due colori: roccia lavica scura e arenaria chiara. (Dr. Michael Nachman) 
Laddove i topi tascabili vivono in roccia lavica scura, è più probabile che abbiano una mutazione che li induca a produrre più melanina e abbiano un mantello di colore scuro. (Dr. Michael Nachman) Di recente, Michael Nachman e i suoi collaboratori dell'Università dell'Arizona hanno intrapreso studi dettagliati sul campo e genetici di topi tascabili. Hanno scoperto che i topi si sono incrociati con i topi di altri habitat e migrano tra i tipi di roccia. I topi sono chiaramente una specie, non due. Cosa rende la pelliccia nera o leggera? Solo alcune differenze nel codice di un singolo gene. Questa semplice base dell'eredità significa che l'origine dei topi neri da parte di genitori di colore chiaro è avvenuta in uno o in un numero molto piccolo di passaggi mutazionali. Ma per i topi che invadono l'habitat precedentemente alieno delle rocce di lava nera, quei piccoli passi genetici sono stati un grande salto in termini di evoluzione. Nachman e Hopi Hoekstra (ora all'Università di Harvard) hanno stimato che i topi oscuri hanno un vantaggio di sopravvivenza di circa il 60% o superiore rispetto ai topi chiari sulle rocce laviche scure. In altre parole, il colore della pelliccia in questa specie è chiaramente sotto una selezione naturale molto forte.
Il gene coinvolto nell'origine del melanismo nei topi tascabili si chiama recettore 1 della melanocortina o MC1R o corto. Questa non è una pepita di informazioni molto interessante, fino a quando non ti dico che le forme melaniche di giaguari, oche delle nevi, volpe artica, scriccioli, banaquit, tamarini di leone d'oro, skua artico, due tipi di lucertole e mucche domestiche, pecore e i polli sono causati da mutazioni in questo stesso gene. In alcune specie, esattamente le stesse mutazioni si sono verificate indipendentemente nell'origine delle loro forme scure. Queste scoperte rivelano che l'evoluzione del melanismo non è un incidente incredibilmente raro, ma un processo comune e ripetibile. L'evoluzione può e si ripete.
Il melanismo non è solo una questione di occultamento. L'oca delle nevi minore si presenta anche in due forme, una bianca e una melanica "blu". In questa specie, la preferenza di accoppiamento degli individui segue la combinazione di colori dei loro genitori. Apparentemente, i giovani uccelli imparano il colore dei loro genitori e scelgono i compagni lungo le linee familiari: gli uccelli delle famiglie blu preferiscono i compagni blu e gli uccelli delle famiglie bianche preferiscono i compagni bianchi. Le preferenze di accoppiamento tra gli skua artici hanno una svolta aggiuntiva, in quanto le femmine preferiscono generalmente i maschi più scuri. Entrambe queste specie di uccelli si stanno evolvendo sotto la selezione sessuale, un processo descritto anche per la prima volta da Darwin, in cui sono favoriti i tratti che sono vantaggiosi nel gioco dell'accoppiamento. Poiché la selezione sessuale ha un effetto così forte sul successo dell'accoppiamento, è una forma molto forte di selezione in natura.
Un'altra forma comune di colorazione animale è la mancanza di pigmentazione o albinismo. Questa condizione è frequentemente osservata nelle popolazioni naturali di animali che vivono nelle caverne, tra cui pesci, gamberi, insetti, ragni e altre specie. Si ritiene che la presenza comune dell'albinismo negli animali delle caverne rappresenti il rovescio della medaglia dell'evoluzione sotto la selezione naturale. Cioè, con poca o nessuna luce, la selezione naturale o sessuale sul colore e sul motivo del pigmento è rilassata. Le mutazioni che aboliscono la pigmentazione e che sarebbero generalmente dannose per gli animali in altri habitat, sono tollerate nell'oscurità di queste grotte.
Anche l'albinismo sembra avere una semplice base genetica che rende "facile" l'evoluzione. Di recente, Meredith Protas e Cliff Tabin presso la Harvard Medical School, Bill Jeffery presso l'Università del Maryland, e i loro collaboratori hanno individuato le basi genetiche dell'albinismo nel pesce cieco messicano messicano. Questi pesci albini si trovano in circa 30 grotte nella regione della Sierra de El Abra, nel nord-est del Messico. Ogni popolazione è derivata da una forma di abitazione fluviale o superficiale completamente avvistata. I ricercatori hanno studiato le basi genetiche dell'albinismo nelle popolazioni delle grotte di Pachón e Molino e hanno scoperto che l'albinismo in ogni popolazione era causato da mutazioni nello stesso gene di pigmentazione, ma mutazioni specifiche diverse in ciascun caso. Anche in questo caso, in questi pesci, l'evoluzione si è ripetuta due volte nell'origine dello stesso tratto. Inoltre, il gene specifico mutato in questi pesci è anche lo stesso gene responsabile dell'albinismo nell'uomo, nei suini, nei topi e in altre specie di pesci.
Le storie naturali dei topi delle tasche rocciose e dei pesci delle caverne dimostrano vividamente come gli animali si sono adattati a nuovi ambienti; non importa quanto alieni fossero quegli habitat una volta per i loro antenati. Questi animali oscuri hanno anche fornito i collegamenti concreti tra geni specifici, selezione naturale ed evoluzione in natura che sono stati a lungo ricercati dai biologi. Sebbene non maestosi come gli animali da gioco della savana africana, questi animali illustrano lezioni più grandi che sarebbero state apprezzate da Roosevelt, e forse giustificarono persino il loro caso, anche se piccolo, di trofei per mostrare i continui progressi nella comprensione di come funziona l'evoluzione.
Biografia dell'autore:
Sean B. Carroll è un biologo evoluzionista dell'Università del Wisconsin. Il suo nuovo libro, Remarkable Creatures: Epic Adventures in the Search for the Origins of Species (Houghton Mifflin Harcourt), racconta le esperienze e le scoperte di intrepidi naturalisti che hanno sviluppato e avanzato la teoria dell'evoluzione.
