Popolazioni di animali identici che vivono in habitat identici possono evolvere sistemi di segnali diversi in seguito alla deriva genetica casuale: lo dimostra uno studio condotto da un gruppo di ricercatori che ha progettato un esperimento di evoluzione simulata con un gruppo di robot appositamente ideati per indagare su questo complesso tipo di cambiamento evolutivo. Il risultato suggerisce che nei processi di speciazione possa avere un ruolo anche la stocasticità nell'ordine in cui si verificano i cambiamenti genetici e fenotipici durante il corso dell'evoluzione (red)
La grande varietà di sistemi di segnalazione all'interno delle specie e tra di esse svolge un ruolo chiave nella regolazione della coesistenza delle specie e dei processi di speciazione. Per spiegare l'evoluzione e la conservazione di sistemi di segnalazione alternativi sono stati proposti due meccanismi principali. Il primo è la selezione sessuale, che può portare a variazioni nei segnali di accoppiamento e corteggiamento. Il secondo è la selezione differenziale legata agli habitat ossia ai fattori abiotici e biotici che influenzano l'efficacia di diverse modalità di segnalazione.
Se questi fossero i soli fattori in gioco, popolazioni che vivono in habitat uniformi e senza selezione sessuale dovrebbero quindi evolvere sistemi di comunicazione simili; tuttavia diversi studi comparativi hanno suggerito che in realtà anche in quelle condizioni si possono sviluppare variazioni nei tipi di segnali utilizzati.
"Il grado di realismo offerto da questi sistemi robotici - scrivono gli autori - supera di gran lunga gli attuali modelli di analisi e di teoria dei giochi e consente esperimenti che non possono essere facilmente eseguiti con organismi reali. Questo sistema inoltre garantisce un habitat identico per tutte le popolazioni, un requisito essenziale per indagare l'evoluzione divergente dei segnali in condizioni ecologiche uniformi."
Nel loro esperimento, descritto in un articolo pubblicato sui "Proceedings of the National Academy of Sciences ", Steffen Wischmann, Dario Floreano e Laurent Keller sono partiti da 20 popolazioni di robot identici, ciascuno dotato di due ruote, una fotocamera, un sensore per il rilevamento delle fonti di alimentazione e di un anello che poeva emettere una luce blu o verde. Ogni popolazione di 20 robot è stata messa in un'arena che contiene una fonte di cibo. I ricercatori hanno classificato ogni robot in base alla quantità di tempo speso alla fonte di alimentazione, utilizzando un metodo statistico per selezionare 100 programmi o "geni" per la riproduzione dei robot.
Perché i "geni" - che codificavano le specifiche di controllo neurale dei robot, ossia dell'elaborazione delle informazioni sensoriali e della produzione delle reazioni motorie - sono stati inizialmente impostati su valori casuali, i robot si comportavano, almeno all'inizio, in modo imprevedibile. Ma dopo 1000 generazioni, tutte e 20 le popolazioni emettevano luce per indicare la posizione degli alimenti. In circa la metà delle popolazioni, inoltre, i robot emettevano un segnale solo in presenza di cibo, mentre le altre popolazioni emettevano una luce di colore diverso nelle aree senza cibo. Le popolazioni che usavano un unico segnale trovavano in media la fonte di alimentazione più velocemente, tuttavia in situazioni di competizione con robot avevano adottato altre strategie, si comportavano peggio.
Ulteriori test hanno rivelato che le differenze di segnalazione si sono verificate all'inizio nell'evoluzione dei robot.
"Il nostro studio - scrivono gli autori - ha rivelato che la variazione nella segnalazione può avvenire senza la selezione sessuale e in assenza di differenze ecologiche. Strategie alternative di segnalazione si sono evolute a causa della stocasticità delle nuove mutazioni e/o di eventi crossingover e/o delle modalità di diffusione nella popolazione. Dato che i segnali visivi, acustici, o chimici possono agire come principali meccanismi di isolamento tra le specie giovani e quelle in divenire, il nostro studio può avere ripercussioni anche sul lungo dibattito riguardo l'importanza relativa della selezione e della deriva nel processo di speciazione."
E concludono: "Alla luce del nostro studio, è ben possibile che, oltre alla selezione dipendente dell'habitat e a quella sessuale, anche la stocasticità nell'ordine in cui si verificano i cambiamenti genetici e fenotipici durante il corso dell'evoluzione potrebbe essere coinvolta nei processi di speciazione. Sarebbe così, per esempio, se la variazione fenotipica stocastica fosse la prima causa di divergenza nei segnali non di accoppiamento, successivamente utilizzati come segnali di riconoscimento del partner".
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