Le piante da fiore compaiono solo nei reperti fossili circa 100 milioni di anni fa, eppure rappresentano il 90 percento del regno vegetale. Nel frattempo, circa il 75% delle specie animali conosciute sono insetti. In Origin of Species, Charles Darwin ha fornito una spiegazione per questa straordinaria diversità: l'impollinazione. Le piante e i loro impollinatori di insetti, ha ipotizzato, devono evolversi in congiunzione l'uno con l'altro in un processo che ha coniato la "co-evoluzione" fino a quando non fioriscono in una gamma abbagliante di forme.
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Ma nel vasto mondo delle piante e dei loro impollinatori, c'era un esempio che Darwin considerava il "più meraviglioso caso di fertilizzazione mai pubblicato" in una lettera al botanico Joseph Dalton Hooker. Questo era il curioso caso dell'albero di Giosuè e della falena yucca.
Inizieremo con l'albero di Joshua, la pianta più iconica del deserto del Mojave. Con le sue fronde spinose e i ciuffi sommersi sormontati da fiori pungenti e cerosi che si attorcigliano verso il cielo del deserto, questo arbusto adattato al deserto ha una reputazione per l'aldilà. Tutti quelli che attraversano il deserto ricordano il maestoso albero di Giosuè; il suo omonimo ha ispirato artisti, cineasti e molti residenti in cerca di trascendenza.
Pochi viaggiatori, tuttavia, cerano poetica sul suo partner evolutivo, la falena yucca. Il piccolo insetto non è inizialmente modesto, ma a un esame più attento, è una corrispondenza altrettanto extraterrestre per l'iconico albero di Joshua. Invece di un normale bocchino, sfoggia bizzarre fronde simili a tentacoli, le cui specie sono uniche tra gli insetti e servono uno scopo essenziale nell'ecosistema del deserto.
Senza nettare per attirare gli impollinatori, gli alberi di Joshua si affidano esclusivamente a questa falena senza pretese per l'impollinazione. Le falene yucca usano le loro abili appendici mascella per raccogliere il polline dai fiori dell'albero di Joshua e depositarlo sulle parti femminili di ogni fiore mentre la falena si muove tra le fioriture. A sua volta, la falena depone le uova con il suo sottile ovopositore a forma di lama sui semi dei fiori.
Quando si schiudono, i bruchi della lepidottero yucca mangiano i semi - la loro unica fonte di cibo - prima di strisciare a terra per formare dei bozzoli. E il ciclo ricomincia.
Secondo Christopher Smith, un biologo della Willamette University che studia le relazioni con gli impollinatori, la relazione tra le falene di yucca e gli alberi di Joshua è diversa da qualsiasi altra cosa nel mondo naturale. Dovrebbe sapere: Smith ha studiato a lungo le diverse relazioni tra insetti e piante nel deserto. La sua ricerca precedente si concentrava sugli scarabei di longhorn dei cactus e sulle specie di piante spinose con cui interagiscono in tutto il deserto di Sonora. Ma nulla, dice, è paragonabile all'albero di Giosuè e alla falena yucca.
La maggior parte degli impollinatori assiste accidentalmente le piante che impollinano. Le api e gli uccelli sfioreranno il polline mentre si nutrono del nettare di un fiore, diffondendolo da una pianta all'altra mentre continuano la festa di un giorno. Non le falene di yucca: poiché i loro bruchi dipendono dalla continua esistenza degli alberi di Joshua e dei loro gustosi semi, l'impollinazione della lepidottero di yucca è un atto attivo di sopravvivenza. Inoltre, questa collaborazione dura da milioni di anni.
Gli alberi di Joshua fanno molto più che fornire ispirazione artistica: creano un supporto ambientale essenziale per l'ecosistema desertico senza compromessi. Questi arbusti orribilmente belli forniscono cibo e riparo agli animali nelle macchia del Mojave, dove le risorse sono notoriamente scarse. Durante la primavera, i suoi fiori sono una delle uniche fonti di cibo umido disponibili per insetti, corvi e scoiattoli a terra.
Eppure oggi, la loro lunga collaborazione potrebbe essere in pericolo di abbattimento, poiché l'habitat naturale dell'albero di Joshua deve affrontare nuove minacce.
La falena yucca dall'aspetto insignificante è la metà di una partnership evolutiva che risale a milioni di anni. (Will (Tad) Cole) La falena giusta per il lavoro
Esistono due distinti tipi di alberi di Joshua, divisi dai bassi bacini interni della Death Valley e del Deserto dell'Amargosa: alberi di Joshua orientali a foglia corta (Yucca brevifolia jaegeriana) e alberi di Joshua occidentali a foglia lunga arborea (Y. b. brevifolia). I due sono così diversi, gli scienziati hanno persino sostenuto la divisione delle brevifolie Yucca in due specie. Ma quale ragione evolutiva è responsabile di questa divergenza?
Questa, afferma Smith, è la "domanda da molti milioni di dollari".
Le falene possono contenere la risposta. Gli ecologi credevano da tempo che una specie di lepidottero di yucca (Tegeticula synthetica) impollina entrambi i tipi di alberi di Joshua. Ma nel 2003, un team di scienziati ha scoperto che una falena di yucca geneticamente distinta (T. antithetica) impollina esclusivamente gli alberi orientali. Come gli stessi alberi di Giosuè, questa falena era più corta della sua controparte occidentale. Ancora più inquietante, la differenza nella distanza tra lo stigma e l'ovulo tra i due tipi di alberi era la stessa della differenza nelle dimensioni del corpo, dalla testa all'addome, tra le due falene.
"Ho pensato: 'Non può essere una coincidenza", afferma Smith.
Per determinare se la coevoluzione abbia prodotto questa sospetta speciazione, Smith ha guidato un team di cittadini scienziati nel 2013 e 2014 a raccogliere dati morfologici in un punto in cui le due specie di alberi di Giosuè e le loro falene corrispondenti vivono in armonia: la valle di Tikaboo.
Smith e il suo team hanno osservato che le falene di yucca depositano le loro uova in modo più efficiente nei corrispondenti alberi di Joshua e gli alberi di Joshua a loro volta forniscono più spazio per le uova quando vengono impollinate dalla falena preferita. I risultati preliminari di Smith mostrano anche che le falene si riproducono con maggiore successo quando la loro dimensione corporea corrisponde alla dimensione del gambo tra lo stigma del fiore e l'ovaio, noto come lo stile.
Sebbene le falene impollinino i fiori i cui stili sono troppo lunghi, quasi mai depongono con successo uova che si schiudono nei bruchi. Quando gli stili sono troppo corti, le falene possono danneggiare i fiori con il loro ovopositore.
Smith sottolinea che queste corrispondenze non dimostrano necessariamente una coevoluzione. Gli alberi di Joshua potrebbero evolversi in risposta a qualcosa nei loro ambienti naturali e le falene potrebbero rispondere, il che dimostra l'evoluzione, poiché una specie cambia in risposta agli stress ambientali (e quindi l'altra si evolve in risposta alla prima specie che resiste) - ma non coevoluzione, in cui entrambe le specie cambiano reciprocamente in risposta l'una all'altra.
Per rimuovere il potenziale di casualità, Smith ora prevede di mappare il genoma degli alberi di Joshua attraverso una collaborazione chiamata Joshua Tree Genome Project, lanciata lo scorso marzo da Smith e altri sei scienziati e finanziata attraverso una combinazione di crowdsourcing e supporto dal Deserto Vivente . A parte la ricerca di Smith, uno degli obiettivi principali del progetto è identificare i geni che sono coinvolti nell'adattamento dell'albero di Joshua al clima al fine di pianificare l'imminente crisi climatica.
Una volta che avrà i genomi dei due alberi di Joshua, Smith li confronterà con i genomi di piante ben studiate per determinare quali geni corrispondono alla morfologia dei fiori, alla lunghezza dei rami e ad altre caratteristiche. Da lì, può confrontare i genomi delle due specie di alberi di Giosuè e determinare la variazione media tra i loro alleli, cioè la variazione dovuta all'evoluzione. I geni che mostrano variazioni drammatiche rispetto a questa linea di base sono contrassegnati per la selezione naturale.
Una parte fondamentale di tale strategia potrebbe essere nella sua relazione con le falene yucca. La ricerca dimostra già che le differenze nella lunghezza dell'ovopositore e nella dimensione corporea nei genomi delle falene di yucca sono più pronunciate, suggerendo che la selezione naturale ha determinato la discrepanza. Smith spera di trovare lo stesso per la morfologia dei fiori dell'albero di Joshua.
Smith e il suo team raccolgono le falene di yucca per studiare la loro morfologia. (Christopher Smith) Correre l'orologio
Ma il tempo potrebbe scadere. Gli alberi di Joshua sono gravemente minacciati dai cambiamenti climatici: poiché il clima di riscaldamento fa evaporare acqua preziosa dal suolo e la frequenza della pioggia diminuisce, le piantine di alberi di Joshua hanno meno probabilità di sopravvivere a periodi prolungati di siccità rispetto alle loro controparti completamente cresciute.
"Molte volte quando le persone guardano in un posto come il Joshua Tree National Park dove vedi molti alberi maturi, pensano che sembri sano", afferma Cameron Barrows, ecologo del Center for Conservation Biology dell'Università della California a Riverside. "Ma se non vedi i giovani, significa che la specie non si sta sostituendo da sola."
Man mano che un numero minore di piantine di alberi di Giosuè sopravvive e matura, la popolazione diminuisce, così come la diversità del deserto. Poiché l'albero di Joshua è una specie di chiave di volta nel Mojave, una serie di diversi insetti, lucertole e uccelli perderà importanti fonti di habitat dentro, sopra e sotto i loro rami.
Secondo i modelli climatici di Barrows, il deserto del Mojave potrebbe perdere fino al 90 percento degli alberi di Joshua prima della fine del secolo. Anche negli scenari peggiori, ci sono punti che Barrows chiama "refugia" in cui gli alberi di Joshua potrebbero propagarsi e prosperare - se restano liberi da erbacce invasive e incendi - ma la gamma si sta riducendo notevolmente.
Come molti organismi, gli alberi di Joshua stanno migrando in risposta al riscaldamento del loro habitat facendo cadere i loro semi più a nord. In questo momento, le piantine crescono a meno di 100 metri dalle loro piante madri; per raggiungere aree sufficientemente fredde per sopravvivere, potrebbe essere necessario spostarsi di migliaia di miglia. I semi dell'albero di Joshua devono ancora dimostrare la capacità di diffondersi così rapidamente.
Forse più essenzialmente, né hanno le falene di yucca. "Non abbiamo idea di come la falena yucca potrebbe reagire spostando migliaia di miglia a nord", ammette Smith. A causa della breve durata della falena yucca e della breve interazione con gli alberi di Joshua, è difficile studiare come risponderanno a tali cambiamenti nei loro ambienti. Senza i loro unici impollinatori, gli alberi di Joshua periranno indipendentemente dal fatto che i loro semi possano compiere il viaggio.
Comprendere queste relazioni simbiotiche diventa ancora più essenziale quando si sviluppano strategie per rispondere ai cambiamenti climatici. Alcuni scienziati hanno suggerito di spostare fisicamente specie minacciate dai cambiamenti climatici, ma ciò potrebbe interrompere i sistemi che non sono ancora stati completamente compresi.
"Spesso i biologi della conservazione pensano che le comunità di massa siano statiche", afferma Smith. "Nell'elaborare strategie di conservazione, dobbiamo pensare non solo a come è il sistema oggi, ma a come il sistema cambierà in futuro in risposta al cambiamento del mondo".
Una cosa è certa: la perdita dell'albero di Joshua altererebbe drasticamente l'immagine del deserto del Mojave nella coscienza collettiva. Ora il destino di questi alberi - e la nostra capacità di difenderli - riposa nelle parti della bocca di una piccola falena grigia.
