Charles Darwin ha due grandi meriti. Uno è quello di aver rivoluzionato il mondo scientifico e culturale: ha scardinato il creazionismo cioè la convinzione per cui Dio ha creato il mondo così com’è, come un prodotto finito chiavi in mano; l’altro è quello di aver collocato l’Homo sapiens in una posizione “naturale” togliendolo dal centro dell’universo. Solo Keplero, prima di lui, era riuscito in un’impresa così ardua togliendo la Terra dal centro dell’universo.

Nato in una famiglia borghese e benestante in cui sia il padre che il nonno erano medici (la famosa epigenetica!), la via per lui sembrava segnata: diventare medico, nonostante nutrisse un interesse viscerale per le scienze naturali e in particolare per la geologia, una branca delle scienze che stava emergendo in quegli anni.
Cercò di assecondare i desideri del padre, per cui iniziò a frequentare la facoltà di medicina all’Università di Edimburgo; ma  abbandonò dopo tre anni di studio, quando, letteralmente, scappò via mentre assisteva ad un intervento chirurgico eseguito senza anestesia: all’epoca anestetici e antidolorifici erano pura fantascienza e gli interventi si facevano a “vivo”.
Per il padre quella scelta fu difficile da digerire per cui obbligò il giovane Darwin a iscriversi all’Università di Cambridge in modo da avere un titolo di studio e diventare pastore della chiesa Anglicana: il classico caso di due piccioni (che tra l’altro Darwin allevava e selezionava con ottimi risultati) con una fava! Ma Darwin non intraprenderà mai la carriera ecclesiastica: all’università di Cambridge la sua inclinazione per le scienze naturali fu supportata e incoraggiata da due suoi insegnanti che addirittura si presero la briga di insegnargli le tecniche di conservazione degli insetti e di imbalsamazione degli animali. Competenze che si riveleranno fondamentali negli anni successivi.
Nel 1831, non senza poche difficoltà, a Darwin fu concesso dal padre di imbarcarsi sul brigantino Beagle, con l’incarico di naturalista da parte dell’Università di Cambridge, e affrontare IL VIAGGIO che sarà la chiave di volta del suo lavoro e dell’intero mondo scientifico. Durata prevista del viaggio: 5 anni. Compenso: zero. Poteva essere contento il padre di una scelta così scellerata del figlio?

La permanenza a bordo non fu semplice: la vita di mare è poco confortevole soprattutto per un borghese come Darwin, e fu assai più complicata a causa del perenne mal di mare di cui soffriva! La teoria che Darwin formulò attraverso questo viaggio e una serie di lunghe osservazioni e riflessioni si fonda su tre affermazioni.

• Le specie cambiano nel tempo: è la fine del creazionismo / fissismo.
• Discendenza con modificazioni: le specie divergono, cioè si differenziano tra di loro, e hanno tutte un antenato in comune.
• Il meccanismo che produce cambiamenti nella specie è la selezione naturale e per potersi compiere sono necessari
  • cambiamenti individuali
  • competizione per la sopravvivenza
  • riproduzione.

La teoria di Darwin non afferma che nella selezione naturale vince il più forte bensì il più adatto.

Anche Alfred Russell Wallace, contemporaneo di Darwin, era giunto alla formulazione del concetto di selezione naturale. Wallace aveva anche formulato un corollario davvero interessante, che successivamente è stato leggermente modificato dal giornalista scientifico Matt Simon che all’incirca suona così “quando le donne saranno economicamente indipendenti e socialmente libere di scegliere, molti tra gli uomini peggiori di tutte le classi sociali e che ora trovano prontamente moglie otterranno quasi tutti un rifiuto”, migliorando in tal modo la specie.

Ma cosa ne sapeva Darwin in materia di api, insetti e fiori? In realtà in apicoltura non era un luminare. Ebbe, però, la grande intuizione del ruolo chiave dell’interazione tra le specie, animali e vegetali, nel modellare i processi evolutivi. Infatti scrisse: ”la struttura di ogni essere organico è collegata in modo essenziale eppur spesso nascosto, a tutti gli altri esseri organici con cui entra in competizione per il cibo o la dimora, dai quali deve scappare o che sono sua preda”. Questo processo è chiamato coevoluzione.

Il caso più famoso in ambito scientifico e accademico di coevoluzione tra fiore e insetto, in cui tra l’altro Darwin ha messo lo zampino, è quello del lepidottero Xanthopan morganii con Angreacum sesquipedale.
Il lepidottero Xanthopan morganii ha una lingua lunga più di 30 cm, specializzata nel raccogliere il nettare che si trova all’interno dell’orchidea del Madagascar Angreacum sesquipedale, nota anche come orchidea di Darwin che, guarda caso, ha una struttura lunga più di 30 cm. Nel 1862 Darwin aveva censito questo fiore e aveva ipotizzato l’esistenza di un insetto capace di bottinarlo. Peccato che sia stato individuato solo nel 1903 ovvero 21 anni dopo la sua morte!

Darwin si era interessato di insetti sociali e di imenotteri e le api sono illustri rappresentanti di entrambe le categorie.
Le operaie delle api mellifere e la loro sterilità erano un vero rompicapo per Darwin. 
La casta delle operaie  è disposta a perdere la propria capacità riproduttiva  allo scopo di allevare fratelli e soprattutto sorelle. Il loro istinto fa sì che rinuncino ad avere una propria discendenza e che dedichino la propria vita nell’interesse della colonia. Questo cozzava fortemente con la teoria di Darwin che vedeva nella riproduzione un meccanismo dell’evoluzione.
Per questo motivo Darwin si era chiesto quale potesse essere il vantaggio evolutivo di una simile scelta. La risposta è che se un animale sopravvive meglio e ha una prole più numerosa nel corso della propria vita, allora è più conveniente cooperare piuttosto che continuare a essere solitario.
In sostanza gli atti compiuti da un individuo possono favorire o penalizzare certi geni presenti nei parenti. Questa è una forma modificata di seleziona naturale e va sotto il nome di Kin selection o selezione di parentela, concepita per la prima volta proprio da Darwin e perfezionata negli anni ’60 del secolo scorso da William Hamilton, e prevede che la selezione naturale operi a livello dell’intera famiglia e non del singolo individuo. Proprio come fa l’apicoltore quando si dedica alla selezione delle api. In questi termini, dato che la colonia funge da unità di selezione, la capacità di generare parenti sterili ma altruisti viene favorita.

La selezione di parentela nelle api è ulteriormente complicata perché entra anche in gioco il fatto che le api ereditano il sesso per aplodiploidia che determina anche il livello di interessamento tra gli individui delle singole caste.

Cosa significa?

Vincenzo Venuto, nel suo libro “Il gorilla ce l’ha piccolo” spiega molto bene questo concetto.

“L’ape regina è una mamma geneticamente normale con un doppio set di 32 cromosomi; quando produce le uova li divide per 2 e ogni uovo ne conterrà 16. Il papà non è geneticamente normale perché i maschi d’ape nascono da uova non fecondate per cui il fuco ha un unico set di 16 cromosomi. A causa di questa stranezza le sorelle api mediamente condividono il 75% del patrimonio genetico. È come se fossero supersorelle. I maschi invece sono fratelli normali e, come tali, hanno tra loro il 50% dei geni in comune. Sempre a causa di questa bizzarria tra fratelli e sorelle la percentuale di geni in comune scende al 25%. È come se fossero solo cugini. Adesso ragioniamo come sociobiologi.
Quanto potrebbe amare un’operaia sua sorella con la quale condivide il 75% dei geni?
Tanto! Molto di più dell’amore di un padre per un figlio.
Quanto potrebbe amare un’operaia suo fratello con il quale condivide il 25% dei geni?
Poco! Fratelli e sorelle sono quasi degli estranei.”

Tutto questo si traduce nell’allevare un numero sufficiente di fratelli e soltanto nei periodi adatti alla fecondazione delle vergini.

Come se non bastasse, la faccenda è ulteriormente complicata dal fatto che la regina sia poliandrica, cioè si accoppia con più maschi così che le operaie risultino meno imparentate tra di loro. Questo, però, potrebbe anche influenzare le nutrici nella preferenza di allevare regine e maschi con cui sono maggiormente imparentate.
Si può concludere che il gene egoista presuppone che i parenti siano in grado di riconoscersi tra di loro e distinguersi dagli estranei.

Per uno strano scherzo del destino, Darwin è legato indissolubilmente ad una grande scoperta: la struttura a doppia elica del DNA. La storia è questa. Nel 1882, solo due settimane prima di morire Darwin pubblicò un articolo sulla prestigiosa rivista Nature in cui descriveva di una piccola vongola aggrappata alla zampa di un coleottero trovata in uno stagno nelle Midlands.
Era una scoperta davvero importante per l’epoca. Come mai? I naturalisti erano impegnati in un’accesa discussione sul perché vongole che vivevano in stagni isolati fossero così simili per dimensioni e forme, nonostante l’isolamento che le avrebbe dovute differenziare nel corso del tempo. C’erano due ipotesi in grado di spiegare  questo apparente paradosso.
La prima consisteva nel sostenere che tutti quei piccoli stagni si fossero separati in tempi recenti così che le vongole non avessero avuto tempo per differenziarsi. La seconda sosteneva che le vongole potessero muoversi da uno stagno a quello vicino. Questa ultima ipotesi era piuttosto bizzarra: come potevano muoversi sulla terraferma degli esseri acquatici? Il coleottero di Darwin e la sua vongola autostoppista fornivano la spiegazione di come le vongole potessero spostarsi. Mistero risolto. E quindi la doppia elica del DNA che fine ha fatto in questa storia? L’uomo che aveva consegnato a Darwin il coleottero era un giovane, calzolaio di professione e un naturalista per passione. Il suo nome era Walter Drawbridge Crick. Non si è accesa nessuna lampadina? Circa un secolo dopo la pubblicazione di “L’origine della specie”, Francis Crick, il nipote del calzolaio, e il suo giovane collega James Watson modellarono la struttura tridimensionale del DNA, per la quale vinsero il premio Nobel insieme al loro collega e mentore Maurice Wilkins. La struttura ad elica del DNA spiega in quale maniera il DNA può essere duplicato, talvolta con qualche errore, e che è l’unità fondamentale della vita, sorgente delle informazioni ereditate e di nuove varianti Questa scoperta forniva l’anello mancante alla teoria di Darwin della discendenza con modificazioni. 

Bibliografia

Ferracuti M. Castellacci C. a cura di, Evoluzione. Modelli e processi, Pearson Italia 2011
Hölldobler B., Wilson E.O., Formiche. Adelphi Edizioni, 1997
Losos J., In the light of evolution: Essays from the laboratory and the field, Roberts and Company Publishers, 2010
Novelli L., Darwin e la vera storia dei dinosauri, Editoriale Scienza, 2001
Sadava D., Hillis D.M., Heller H.C., Hacker S., Biologia 3. L’evoluzione e la biodiversità, Zanichelli, 2019
Simon M., La vespa che fece il lavaggio del cervello  al bruco. Le più bizzare soluzioni evolutive ai problemi della vita , Raffaello Cortina Editore, 2017(1)
Venuto V., Il gorilla ce l’ha piccolo, Harper Collins Italia, 2020