Prove crescenti suggeriscono che gli esseri umani sono oggi una delle principali forze che influenzano l'evoluzione sulla Terra. Dall'allevamento selettivo alle modifiche ambientali, dalla pesca delle specie più grandi alla distruzione della variabilità genetica, stiamo alterando così tanto il nostro mondo che ora non stiamo solo cambiando il clima, ma la direzione della vita stessa.
L'urbanizzazione è un motore di cambiamento sia ambientale che evolutivo. I paesi e le città si stanno espandendo rapidamente in tutto il mondo per accogliere la crescita della popolazione umana. Queste aree urbane rappresentano nuovi ecosistemi, in cui lo sviluppo urbano altera molteplici fattori ambientali. Ricerche recenti mostrano che il cambiamento ambientale urbano può influenzare quattro processi evolutivi: mutazione, deriva genetica, flusso genico e adattamento dovuto alla selezione naturale. Nonostante i numerosi esempi di come l'urbanizzazione influenzi la deriva genetica e il flusso genico, gli effetti dell'urbanizzazione sull'evoluzione adattiva hanno ricevuto meno attenzione. L'adattamento agli ambienti urbani può influire sulla conservazione delle specie, sulla diffusione di parassiti e malattie e sui feedback eco-evolutivi, oltre che sulla pianificazione urbana e sulla società umana. Tuttavia, i pochi esempi di adattamento agli ambienti urbani si concentrano solo su una o su un piccolo numero di città in una singola regione. Non è quindi chiaro se le popolazioni possano adattarsi agli habitat urbani in modi simili nelle città di tutto il mondo, spingendo l'evoluzione nella stessa direzione.
Ora, in un vasto progetto internazionale a guida canadese, che ha coinvolto 287 scienziati in 160 città in 26 paesi, i ricercatori hanno esaminato come l'urbanizzazione abbia influenzato l'evoluzione su scala globale. Il modello usato è il trifoglio bianco (Trifolium repens), una pianta originaria dell'Europa e dell'Asia occidentale, ma che si trova nelle città di tutto il mondo.
Raccogliendo più di 110.000 campioni lungo direttrici che si estendevano dalle città, attraverso i sobborghi e la campagna, gli studiosi hanno scoperto che il trifoglio nelle città di emisferi diversi è ora più simile rispetto a quello che si trova nei terreni agricoli o nelle foreste vicini a una data città, indipendentemente dal clima.
Città campionate per il cambiamento ambientale ed evolutivo urbano. I punti blu indicano le città con cline positivi per la produzione di acido cianidrico lungo gradienti urbano-rurali (HCN urbano < HCN rurale). I punti rossi mostrano cline negativi (HCN urbano > HCN rurale). I punti grigi indicano le città senza un cline. Le piante delle 26 città segnate in nero sono state sottoposte a sequenziamento dell'intero genoma.
Questo è un esempio di evoluzione adattativa parallela, quando popolazioni separate sono modellate dalla stessa pressione selettiva per tratti specifici in luoghi diversi. Ciò dimostra che i modi in cui gli esseri umani hanno cambiato l'ambiente stanno avendo un'influenza maggiore nel plasmare questi tratti rispetto a fenomeni naturali come la genetica della popolazione locale e il clima.
Uno degli autori dello studio, l'ecologo James Santangelo dell’Università Mississauga di Toronto, sostiene che ciò accade, spesso in modi simili, su scala globale: affinché l'urbanizzazione guidi l'evoluzione parallela, le aree urbane devono sviluppare caratteristiche ambientali che influiscono sull’adattamento di un organismo, hanno spiegato i ricercatori nel loro articolo pubblicato su Science il 17 marzo scorso.
Santangelo e collaboratori hanno raccolto dati sulle popolazioni di trifoglio bianco per testare risposte coerenti agli ambienti urbani. Il team internazionale ha identificato che una delle caratteristiche che cambiano lungo le linee urbane e rurali è la produzione da parte della pianta di acido cianidrico (HCN), una difesa chimica antierbivora controllata da due geni . Il trifoglio bianco usa questa sostanza sia come meccanismo di difesa contro gli erbivori sia per resistere alla siccità. Le piante nelle popolazioni rurali più lontane avevano il 44% in più di probabilità di produrre acido cianidrico rispetto a quelle nel centro delle città. Sembra che il pascolo stia favorendo la produzione di più acido cianidrico nelle aree rurali rispetto alle città, dove la pressione degli erbivori non è così forte; in assenza di questa pressione, la siccità diventa il fattore trainante.
Cambiamento ambientale ed evolutivo urbano nelle città.
(A) Analisi delle componenti principali (PC1 e PC2) che mostrano le differenze ambientali tra gli habitat urbani (punti arancioni) e rurali (punti verdi); gli ovali rappresentano l'intervallo di confidenza (CI) del 95%. Le linee collegano gli habitat urbani e rurali della stessa città.
(B) Gli autovettori per variabili ambientali, colorati in base al loro contributo a PC2. Le variabili ambientali includevano vegetazione invernale (NDV Iwinter) ed estiva (NDV Isummer), accumulo di neve (NDSI), temperatura superficiale invernale (LST winter) ed estiva (LST summer), indice di aridità (AI), potenziale evapotraspirazione (PET), superficie impermeabile (GMIS) ed elevazione (DEM).
(C) Istogramma delle pendenze da regressioni binomiali del rapporto tra produzione di HCN all'interno delle popolazioni e distanza dal centro cittadino. La distanza è stata standardizzata in modo da variare tra 0 (centro urbano) e 1 (popolazione rurale più lontana) in ciascuna città, in modo che le città di dimensioni diverse fossero confrontate sulla stessa scala. La linea verticale tratteggiata corrisponde alla pendenza media tra le città e la sovrapposizione tra le barre che mostrano le città con cline significativi (blu e rosso) e non significativi (grigio) è mostrata con colori tenui.
(D) Il rapporto tra la produzione di HCN all'interno delle popolazioni e la distanza per ciascuna città; i colori corrispondono a quelli in (C). La linea nera mostra l'effetto principale positivo della distanza tra le città (P < 0,001).
Il sequenziamento di 2074 genomi di 26 città ha rivelato che l'evoluzione dei cline urbano-rurali era meglio spiegata dall'evoluzione adattiva, ma il grado di adattamento parallelo variava tra le città. Questi risultati dimostrano che l'urbanizzazione porta all'adattamento su scala globale. Ciò è avvenuto nonostante il forte flusso genico tra le popolazioni di trifoglio bianco lungo ogni gradiente, il che significa che i livelli di acido cianidrico vengono fortemente selezionati, più e più volte.
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