Per Charles Darwin, "specie" era un termine indefinibile, "uno dato arbitrariamente per motivi di convenienza a un insieme di individui che si assomigliano molto". Tuttavia, ciò non ha impedito agli scienziati nei 150 anni successivi di provarci. Quando gli scienziati oggi si siedono per studiare una nuova forma di vita, applicano un numero qualsiasi di oltre 70 definizioni di ciò che costituisce una specie e ciascuna aiuta a comprendere un aspetto diverso di ciò che distingue gli organismi.
Contenuto relativo
- Come gli scienziati decidono quali genomi animali debbano seguire
- La chiave per proteggere la vita sulla Terra potrebbe essere la sua codice a barre
- Quello che gli scienziati pensavano fosse una singola specie è in realtà 126-Plus
- Che cos'è una specie? Insight di delfini e umani
In un certo senso, questa pletora di definizioni aiuta a dimostrare il punto di Darwin: l'idea di una specie è in definitiva un costrutto umano. Con l'avanzamento della tecnologia del DNA, gli scienziati sono ora in grado di tracciare linee sempre più sottili tra ciò che considerano le specie osservando il codice genetico che le definisce. Il modo in cui gli scienziati scelgono di tracciare questa linea dipende dal fatto che il loro soggetto sia un animale o una pianta; gli strumenti disponibili; e le preferenze e le competenze dello scienziato.
Ora, quando vengono scoperte nuove specie e scartate quelle vecchie, i ricercatori vogliono sapere: come possiamo definire una specie oggi? Guardiamo indietro all'evoluzione del concetto e fino a che punto è arrivato.
Forse la definizione più classica è un gruppo di organismi in grado di riprodursi tra loro per produrre prole fertile, un'idea originariamente proposta nel 1942 dal biologo evoluzionista Ernst Mayr. Benché elegante nella sua semplicità, questo concetto è stato messo a fuoco dai biologi, i quali sostengono che non si applicava a molti organismi, come quelli a cellula singola che si riproducono in modo asessuato, o quelli che hanno dimostrato di riprodursi con altri organismi distinti per creare ibridi.
Le alternative sorsero rapidamente. Alcuni biologi hanno sostenuto una definizione ecologica che ha assegnato le specie in base alle nicchie ambientali che riempiono (questo animale ricicla i nutrienti del suolo, questo predatore tiene sotto controllo gli insetti). Altri hanno affermato che una specie era un insieme di organismi con caratteristiche fisiche distinte dalle altre (la coda a ventaglio del pavone, i becchi dei fringuelli di Darwin).
La scoperta della doppia elica del DNA ha portato alla creazione di un'altra definizione, in cui gli scienziati potevano cercare minime differenze genetiche e tracciare linee ancora più sottili che denotavano specie. Basato su un libro del 1980 dei biologi Niles Eldredge e Joel Cracraft, secondo la definizione di specie filogenetica, le specie animali ora possono differire di appena il 2% del loro DNA per essere considerate separate.
"Nel 1996, il mondo ha riconosciuto la metà del numero di specie di lemure che esistono oggi", afferma Craig Hilton-Taylor, che gestisce la Lista rossa delle specie minacciate dell'Unione internazionale per la conservazione della natura. (Oggi ci sono più di 100 specie di lemuri riconosciute.) I progressi della tecnologia genetica hanno fornito all'organizzazione un quadro molto più dettagliato delle specie del mondo e della loro salute.
Questi progressi hanno anche rinnovato i dibattiti su cosa significhi essere una specie, poiché ecologi e ambientalisti scoprono che molte specie che una volta apparivano singolari sono in realtà moltitudini. L'entomologo Smithsonian John Burns ha usato la tecnologia del DNA per distinguere un certo numero di cosiddette "specie criptiche" - organismi che appaiono fisicamente identici a membri di una determinata specie, ma hanno genomi significativamente diversi. In uno studio del 2004, è stato in grado di determinare che una specie di farfalla tropicale identificata nel 1775 comprendeva effettivamente 10 specie separate.
Nel 2010, la tecnologia avanzata del DNA ha permesso agli scienziati di risolvere un antico dibattito sugli elefanti africani. Sequenziando il DNA più raro e più complesso dai nuclei delle cellule di elefante, invece del DNA mitocondriale più comunemente usato, hanno determinato che gli elefanti africani in realtà comprendevano due specie separate che divergevano milioni di anni fa.
"Non puoi più chiamare elefanti africani la stessa specie di elefanti asiatici e mammut", ha detto a Nature News David Reich, genetista della popolazione e autore principale dello studio .
Il curatore dell'entomologia di Smithsonian W. Donald Duckworth studia un vassoio di esemplari di falena nel 1975. I tassonomi hanno sempre fatto affidamento sulle caratteristiche fisiche per stuzzicare le specie. (Kjell Bloch Sandved / Smithsonian Archives) Sulla scia di queste e altre scoperte che cambiano il paradigma, il concetto originale di Mayr sta rapidamente crollando. Quelle due specie di elefanti africani, per esempio, continuarono ad incrociarsi fino a 500.000 anni fa. Un altro esempio si avvicina a casa: recenti analisi dei resti di DNA nei geni degli umani moderni hanno scoperto che umani e uomini di Neanderthal - di solito pensati come specie separate divergenti circa 700.000 anni fa - si sono incrociati di recente 100.000 anni fa.
Quindi questi elefanti e ominidi sono ancora specie separate?
Questo non è solo un argomento di semantica scientifica. Individuare le specie di un organismo è fondamentale per qualsiasi tentativo di proteggere quell'animale, specialmente quando si tratta di un'azione del governo. Una specie che è elencata nell'US Endangered Species Act, ad esempio, ottiene protezione da qualsiasi azione distruttiva da parte del governo e dei cittadini privati. Queste protezioni sarebbero impossibili da applicare senza la capacità di determinare quali organismi fanno parte di quella specie in pericolo.
Allo stesso tempo, i progressi nelle tecniche e nelle tecnologie di sequenziamento stanno aiutando gli scienziati di oggi a mettere insieme meglio quali specie sono influenzate da quali azioni umane.
"Siamo in grado di riconoscere quasi tutte le specie [ora]", afferma Mary Curtis, una scienziata forense della fauna selvatica che guida il team di genetica presso il laboratorio forense americano del servizio di pesca e fauna selvatica. Il suo laboratorio è responsabile dell'identificazione di eventuali resti di animali o prodotti che si sospetta siano stati commercializzati o raccolti illegalmente. Da quando ha adottato le tecniche di sequenziamento del DNA più di 20 anni fa, il laboratorio è stato in grado di effettuare identificazioni molto più rapidamente e aumentare il numero di specie che può riconoscere in modo affidabile a centinaia.
"Molte delle cose che entriamo nella genetica non hanno forma o forma", afferma Curtis. Il laboratorio riceve lastre di carne non identificata, oggetti decorativi artigianali o persino il contenuto dello stomaco di altri animali. Identificare questi oggetti insoliti è di solito fuori dalla portata degli esperti tassonomici che utilizzano la forma del corpo, l'identificazione dei capelli e altre caratteristiche fisiche. "Possiamo farlo solo con il DNA", afferma Curtis.
Tuttavia, Curtis, che in precedenza aveva studiato pesci, non trascura l'importanza dei tassonomi tradizionali. "Molte volte lavoriamo insieme", afferma. I tassonomi esperti possono spesso identificare rapidamente casi riconoscibili, lasciando il sequenziamento del DNA più costoso per le situazioni che ne hanno davvero bisogno.
Non tutti gli ecologisti sono venduti con questi progressi. Alcuni esprimono preoccupazione per l '"inflazione tassonomica", poiché il numero di specie identificate o riclassificate continua a salire alle stelle. Temono che mentre gli scienziati tracciano linee basate sulle sottili sfumature della differenza che la tecnologia del DNA consente loro di vedere, l'intero concetto di una specie viene diluito.
"Non tutto ciò che puoi distinguere dovrebbe essere la sua stessa specie", come ha detto lo zoologo tedesco Andreas Wilting al Washington Post nel 2015. Wilting aveva proposto di condensare le tigri in sole due sottospecie, rispetto alle nove attuali.
Altri scienziati sono preoccupati per gli effetti che la riclassificazione di specie un tempo distinte può avere sugli sforzi di conservazione. Nel 1973, il oscuro passero di mare in via di estinzione, un piccolo uccello che una volta fu trovato in Florida, perse l'assistenza di conservazione potenzialmente utile venendo riclassificato come sottospecie del passero di mare molto più popoloso. Meno di due decenni dopo, il oscuro passero di mare si estinse.
Hilton-Taylor non è ancora sicuro di quando o come le comunità ecologiche e di conservazione si sistemeranno sull'idea di una specie. Ma si aspetta che la tecnologia del DNA avrà un impatto significativo sull'interruzione e sulla ristrutturazione del lavoro di quei campi. "Molte cose stanno cambiando", afferma Hilton-Taylor. "Questo è il mondo in cui viviamo."
Questa incertezza riflette in molti modi anche la definizione di specie oggi, afferma Hilton-Taylor. La IUCN si avvale dell'esperienza di vari gruppi e scienziati diversi per compilare dati per la sua Lista rossa e alcuni di questi gruppi hanno abbracciato concetti più ampi o più ristretti di ciò che rende una specie, con diversa dipendenza dal DNA. "Esiste una tale diversità di scienziati là fuori", afferma Hilton-Taylor. "Dobbiamo solo andare con quello che abbiamo."
