Evoluzione della falena pezzata

L'evoluzione della falena pezzata è stata studiata in dettaglio negli ultimi 150 anni. All'inizio, quasi tutte le falene erano di colore chiaro. Questo permetteva loro di mimetizzarsi con gli alberi e i licheni chiari dove si riposavano durante il giorno. Con l'aumento dell'inquinamento durante la rivoluzione industriale in Inghilterra, molti dei licheni si estinsero. Gli alberi si annerirono per la fuliggine, e la maggior parte delle falene chiare, o typica, diventarono rare. Allo stesso tempo, le falene di colore scuro, o melaniche, o carbonarie, fiorirono. Questo cambiamento avvenne perché le falene meglio mimetizzate sopravvivevano meglio. Il termine melanismo industriale si riferisce all'oscuramento genetico delle specie in risposta alle sostanze inquinanti.

Da allora, con un ambiente migliorato, le falene pepate di colore chiaro sono diventate di nuovo comuni. Come risultato delle circostanze relativamente semplici e facili da capire dell'adattamento, la falena pezzata è diventata un esempio comune usato per spiegare o dimostrare la selezione naturale.

Biston betularia f. typica , la falena pezzata chiara.Zoom
Biston betularia f. typica , la falena pezzata chiara.

La morfologia carbonaria melanicaZoom
La morfologia carbonaria melanica

Ascesa e caduta del melanismo

Il melanismo è apparso nelle popolazioni europee e nordamericane di falena pezzata. Le informazioni sull'aumento iniziale della frequenza del melanismo sono scarse. Si sa molto di più sulla successiva caduta della frequenza del fenotipo, perché è stata misurata con trappole per falene.

Una falena pezzata nera fu trovata nel 1811, una rarità, senza dubbio causata da una mutazione genetica. Nel 1864 la forma più scura 'carbonaria' era la morfologia più comune a Manchester. Nel 1895, raggiunse una frequenza del 98% a Manchester.

Dal 1962 circa ad oggi, la frequenza del fenotipo della carbonaria è diminuita costantemente. Il suo declino è stato misurato più accuratamente del suo aumento, grazie a migliori studi scientifici. Bernard Kettlewell ha condotto un'indagine nazionale nel 1956, Bruce Grant ne ha condotta una simile all'inizio del 1996 e L.M. Cook nel 2003.

Risultati simili sono stati trovati in America. Le forme melaniche non sono state trovate in Giappone. Questo può essere dovuto al fatto che le falene pezzate in Giappone non vivono in regioni industrializzate.

Esperimenti di predazione

Nel 1896 J.W. Tutt suggerì che l'aumento della proporzione di carbonaria era causato dalla predazione differenziale degli uccelli. Questo significava che gli uccelli prendevano più falene di colore chiaro nelle aree scure e più falene di colore scuro nelle aree chiare. Diversi esperimenti sono stati eseguiti sulla predazione della falena pezzata, e ognuno ha sostenuto questa ipotesi.

Gli esperimenti più famosi sulla falena pezzata furono condotti da Bernard Kettlewell sotto la supervisione di E.B. Ford. In uno degli esperimenti di Kettlewell, le falene sono state rilasciate in una grande voliera (18 m per 6 m), dove sono state nutrite da cinciallegre (Parus major). Nel 1953, Kettlewell fece un esperimento nella riserva naturale di Cadbury a Birmingham. Ha marcato, rilasciato e ricatturato le falene marcate. Ha trovato, in boschi inquinati, più morphs typica sono stati presi. Questo dimostrò che il fenotipo melanistico era importante per la sopravvivenza delle falene pezzate in un tale habitat. Kettlewell ripeté l'esperimento nel 1955 in un bosco non inquinato nel Dorset, e di nuovo in boschi inquinati a Birmingham. Era accompagnato da Niko Tinbergen, e hanno fatto un film di questo. Ulteriori studi di altri trovarono risultati simili. Infine, nel 1996, un lavoro su entrambi i lati dell'Atlantico ha trovato una correlazione tra i cambiamenti nelle frequenze melaniche e i livelli di inquinamento.

Un esperimento sul campo in biologia avrà sempre una certa artificialità, ma questa deve essere bilanciata con la praticità e i costi. L'aspetto più importante è che un esperimento dia informazioni utili. Gli unici esperimenti precedenti di questo tipo furono quelli di R.A. Fisher e E. B. Ford con la falena tigre scarlatta.

Esperimenti successivi

Nel 2000 Majerus ha sviluppato piani per ulteriori esperimenti. Nell'esperimento principale a Cambridge dal 2001 al 2007 Majerus ha aggiunto un esperimento per scoprire se la predazione dei pipistrelli potesse aver alterato i risultati - questo ha scoperto che i pipistrelli predavano allo stesso modo entrambe le forme della falena. Ha osservato un certo numero di specie di uccelli che predano le falene. I dati complessivi lo hanno portato a concludere che la predazione differenziale degli uccelli era un fattore principale responsabile del declino della frequenza della carbonaria rispetto alla typica a Cambridge durante il periodo di studio. Ha descritto i suoi risultati come una completa rivendicazione della storia della falena pezzata, e ha detto: "Se l'ascesa e la caduta della falena pezzata è uno degli esempi più visivamente impattanti e facilmente comprensibili dell'evoluzione darwiniana in azione, dovrebbe essere insegnata. Fornisce dopo tutto la prova dell'evoluzione".

Majerus morì prima di poter completare la stesura dei suoi esperimenti, ma il lavoro fu portato avanti da altri. L'articolo dice che "Questi dati forniscono la prova più diretta per implicare il mimetismo e la predazione degli uccelli come la spiegazione principale per l'aumento e la caduta del melanismo nelle falene". I nuovi dati, insieme al peso dei dati precedenti mostrano che "il melanismo industriale nella falena pezzata è ancora uno degli esempi più chiari e facilmente comprensibili di evoluzione darwiniana in azione".

La cinciallegra, un uccello insettivoro.Zoom
La cinciallegra, un uccello insettivoro.

Camuffamento dei bruchi

Anche i bruchi di Biston betularia si presentano in due forme, ciascuna adattata a una situazione diversa. Sviluppano colori del corpo che corrispondono ai ramoscelli marroni o verdi della loro pianta ospite. Questo avviene tramite un meccanismo chiamato polifenismo. Il polifenismo è un tipo di polimorfismo in cui forme diverse di un animale sono causate dallo stesso genoma. L'animale eredita la capacità, ma l'ambiente determina quale forma si sviluppa. Questo contrasta con il polimorfismo genetico degli adulti, dove ogni morfo (forma) eredita un genoma leggermente diverso.

Il polifenismo si verifica quando l'animale eredita un interruttore di sviluppo. L'interruttore è sensibile a qualche spunto ambientale o trigger. In questo caso, i ricercatori hanno scoperto che l'esperienza visiva ha innescato una precisa corrispondenza dei colori.

"Il loro colore corporeo indotto... corrispondeva alla lunghezza d'onda della luce a cui erano esposti... il potenziale di cambiare colore viene mantenuto fino all'ultimo (sesto) stadio larvale. Data la loro ampia gamma di ospiti, questo polifenismo di colore direttamente indotto probabilmente fornisce ai bruchi una forte protezione dalla predazione degli uccelli".

Bruchi di Biston betularia su betulla (sinistra) e salice (destra), dimostrando un polifenismo di coloreZoom
Bruchi di Biston betularia su betulla (sinistra) e salice (destra), dimostrando un polifenismo di colore

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Domande e risposte

D: Qual è l'evoluzione della falena pezzata?


R: L'evoluzione della falena pezzata si riferisce al modo in cui l'aspetto della falena è cambiato in risposta all'inquinamento durante la rivoluzione industriale in Inghilterra.

D: Perché quasi tutte le falene erano di colore chiaro?


R: All'inizio, quasi tutte le falene pezzate erano di colore chiaro perché si mimetizzavano con gli alberi e i licheni chiari dove si riposavano durante il giorno.

D: Cosa è successo agli alberi durante la Rivoluzione Industriale in Inghilterra?


R: Durante la Rivoluzione Industriale in Inghilterra, gli alberi si annerirono a causa della fuliggine.

D: Cosa è successo alle falene chiare, o typica, durante la Rivoluzione Industriale?


R: Durante la Rivoluzione Industriale, la maggior parte delle falene chiare sono diventate rare perché i licheni si sono estinti e gli alberi si sono anneriti a causa della fuliggine.

D: Cosa è successo alle falene di colore scuro, o carbonaria, durante la Rivoluzione Industriale?


R: Durante la Rivoluzione Industriale, le falene di colore scuro fiorirono perché si mimetizzavano meglio e quindi sopravvivevano meglio.

D: Che cos'è il melanismo industriale?


R: Il melanismo industriale si riferisce all'oscuramento genetico delle specie in risposta agli agenti inquinanti.

D: Cosa è successo alle falene pezzate chiare dopo la Rivoluzione Industriale?


R: Dopo la Rivoluzione Industriale, le falene pezzate chiare sono tornate ad essere comuni grazie ad un ambiente migliorato.

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