Se avessi sfidato le giungle della provincia cinese del Fujian all’inizio del 20 ° secolo, vari resoconti dicono che avresti potuto assistere a un animale incredibilmente inaspettato: una tigre blu. Queste tigri sono stati descritti come” meravigliosamente bella “con i corpi” una tonalità profonda di maltese, cambiando in blu quasi profondo sulle parti sotto.”Fino al 1950, i cacciatori hanno riferito di aver avvistato i loro capelli blu accanto alla tradizionale pelliccia arancione di altre tigri della Cina meridionale sui sentieri.

Poi le tigri blu sono scomparse. L’ultimo avvistamento riportato risale al 1953, e le tigri blu furono presto oggetto di leggende, con non tanto una pelle conservata per dimostrare che siano mai esistite.

Si è tentati di pensare che l’azzurro dei gatti fosse legato a qualche difetto che li ha lasciati incapaci di competere con i loro parenti arancioni brillanti. Ma è più probabile che i loro cappotti bizzarri non abbiano nulla a che fare con la loro estinzione; è stata semplicemente sfortuna che il colore sia sorto in una piccola popolazione che ha continuato a ridursi.

Questo tipo di evoluzione casuale è la competenza della teoria neutrale, l’idea storicamente controversa che “la sopravvivenza del più adatto” non è l’unico, o anche il più comune, modo in cui le specie cambiano, si dividono o scompaiono. Semplice come suona la proposizione, le sue conseguenze per la genetica, l’evoluzione, l’ecologia e persino le discipline al di fuori della biologia sono state ampie.

Teoria non così neutrale

L’aumento o la caduta casuale delle varianti geniche in una popolazione è nota come deriva genetica. Oggi è accettato come un fattore chiave di evoluzione e diversità, ma non è sempre stato così. Fino al 1960, i biologi generalmente attribuivano tutte le variazioni a forze selettive: i tratti deleteri ostacolavano la riproduzione di un individuo, assicurando che nel tempo i tratti sarebbero scomparsi (selezione negativa o purificante). Al contrario, i tratti utili hanno rafforzato il numero di prole di un individuo e aumentato la propria prevalenza (selezione positiva) — tutto come previsto dal principio di selezione naturale di Charles Darwin e Alfred Russel Wallace.

Quindi gli studi di sequenziamento sulle proteine hanno rivelato una variazione genetica molto maggiore all’interno delle popolazioni del previsto. L’idea che la selezione agisse su tutti quei geni contemporaneamente, soppesando i loro effetti e scegliendo quali dovrebbero rimanere o andare, non si sedette bene con alcuni scienziati.

Nel 1968, il famoso genetista Motoo Kimura propose una spiegazione alternativa, ora chiamata teoria neutrale. Kimura postulò che la maggior parte della variazione tra organismi non è né vantaggiosa né svantaggiosa. Di conseguenza, la maggior parte della varietà che vediamo non è un prodotto della mano nascosta della selezione, ma piuttosto della fortuna. ” Tutto ciò di cui hai bisogno è un input di variazione, e le forze casuali faranno il resto”, ha detto Armand Leroi, un biologo evoluzionista all’Imperial College di Londra.

La teoria neutrale dell’evoluzione molecolare di Kimura ha scatenato il dibattito perché sembrava annacquare l’influenza della selezione. Ma la rivoluzione genomica del tardo 20 ° secolo e il sequenziamento del DNA diffuso hanno confermato che Kimura aveva ragione; scambiare una lettera per un’altra nel codice di un gene di solito ha poco effetto.

Da allora, la teoria neutra è stata l’ipotesi predefinita (o ipotesi nulla) in genetica. “Se vuoi dimostrare che una determinata variante in una sequenza di DNA è in fase di selezione, devi prima dimostrare davvero che non può essere semplicemente spiegato dalla neutralità”, ha detto Leroi.

(Popolazione) Le dimensioni contano

Alcuni continuano a combattere l’idea che le forze neutrali guidino la diversità a livello molecolare, ma Parul Johri, un genetista della popolazione presso l’Arizona State University, lo mette in gran parte in gessetti fino a un fraintendimento del suo ruolo nell’evoluzione. “Kimura non ha mai detto che tutto è neutrale”, ha detto. Ciò che conta è quante forze neutrali hanno plasmato la biodiversità. E questo dipende in gran parte dalle dimensioni del gruppo che stai guardando.

Immagina una popolazione di 10 uccelli: uno rosso, uno verde e tutto il resto marrone. Questi colori non sono dannosi o utili, quindi tutti gli uccelli hanno le stesse possibilità di riprodursi. Poi un tornado uccide sei degli uccelli marroni, per puro caso. Ora metà della popolazione è marrone, un quarto è rosso e un quarto è verde. Un evento casuale ha causato un grande cambiamento nella diversità. E ‘ una deriva genetica.

Se ci fossero stati 98 uccelli marroni e gli stessi rossi e verdi solitari, tuttavia, la catastrofe non avrebbe avuto importanza. Anche se il tornado uccidesse ancora il 60% della popolazione, tutti marroni, 38 uccelli marroni lo avrebbero fatto insieme a quelli colorati, risultando in una popolazione che è ancora il 95% marrone. ” Più piccola è la dimensione della popolazione, maggiore è la deriva”, ha detto Johri.

Parte del fascino della teoria neutra è che è matematicamente semplice. ” Gran parte della teoria era facile”, ha spiegato Johri, poiché essenzialmente ” è tutto solo probabilità.”Ciò ha permesso ai genetisti per la prima volta di guardare indietro nella storia: Supponendo che i cambiamenti genetici fossero neutrali, gli scienziati potevano calcolare le dimensioni di una popolazione in passato o determinare l’età dell’ultimo antenato comune di un gruppo.

Ma affinché tali inferenze siano accurate, gli scienziati devono combinare la teoria neutra con gli effetti della selezione. Questo è stato un problema dalla fine degli anni ‘ 70, ha osservato Johri, perché la matematica non è davvero cambiata dalla raffica di lavoro dopo la proposta di Kimura, nonostante un eccesso di nuovi dati. “Il quadro matematico – ha bisogno di continuare ad evolversi”, ha detto.

Questo è esattamente ciò che lei e i suoi colleghi miravano a fare in un articolo su Genetics a maggio. Hanno proposto un nuovo quadro statistico che incorporava sia la teoria neutra che la selezione purificante, avvicinando la matematica alla realtà corrispondente.

Vedendo la foresta neutra per gli alberi

Mentre la teoria neutrale è stata per lo più accettata nella genetica delle popolazioni, continua a suscitare polemiche in altri campi, in particolare l’ecologia. Nell’ecologia tradizionale, le specie sono viste come occupare nicchie uniche dove possono prosperare meglio di qualsiasi altra specie; più nicchie ci sono, più specie ci possono essere. “Matematicamente, è esattamente lo stesso argomento che i genetisti della popolazione stavano usando” sulle varianti genetiche, ha detto Leroi.

Così Stephen Hubbell dell’Università della California, Los Angeles, ha adattato la struttura di Kimura all’ecologia. Nel libro di Hubbell del 2001, The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography, ha sostenuto che molte specie possono occupare una determinata nicchia, e se la detengono è in definitiva guidata dal caso. Interi ecosistemi si evolvono attraverso una “deriva ecologica” casuale, tanto quanto la deriva genetica ha influenzato la frequenza dei tratti.

Questo può sembrare non darwiniano – e molti biologi lo considerano provocatorio. Ma i teorici neutrali prendono la posizione che, per un singolo organismo, le specie dei suoi concorrenti non contano: un pettirosso compete con altri pettirossi per i vermi tanto quanto fa con i merli, e ogni albero in una foresta gareggia con il resto per la luce del sole. Di conseguenza, eventi casuali possono governare su quali specie persistono.

Negli studi, questa teoria neutrale non ha generalmente avuto molto successo nel predire la composizione degli ecosistemi, ma molti ecologi continuano a trovarla utile come ipotesi nulla per affinare le loro analisi dei modelli di diversità basati sulla nicchia. E molti considerano l’idea come un’estremità di uno spettro, poiché entrambe le forze selettive e neutrali sono sempre al lavoro.

Dai geni ai nomi dei bambini

La diffusione della teoria neutrale non si è fermata all’ecologia. È stato usato per spiegare la diversità in tutto, dalle criptovalute ai nomi dei bambini, secondo Leroi, perché è un quadro” molto elegante ” per capire come le variazioni possono salire e scendere anche in assenza di differenze funzionali tra di loro.

Ma anche le forze neutrali a volte ottengono più credito di quello che meritano. In un articolo di maggio su Nature Human Behavior, Leroi e i suoi colleghi hanno descritto quella che hanno chiamato “sindrome neutra”: la tendenza a rifiutare le forze selettive come spiegazioni semplicemente perché un modello in variazione potrebbe essere spiegato dalla neutralità. Per dire veramente quanto siano importanti le forze neutrali, sono necessari test migliori per distinguere i loro effetti dalla selezione, hanno sostenuto i ricercatori. “La mia sensazione è che quando avremo tali test, scopriremo per la cultura e certamente per gli alberi in Amazzonia che, in realtà, le forze neutrali non sono così importanti”, ha detto Leroi.

Non piove totalmente sulla parata di neutral theory, però. “Anche se mi sono lamentato del fatto che sia stato ampliato volenti o nolenti ad altre cose, è anche una buona cosa”, ha riconosciuto, dal momento che potrebbe generare nuove intuizioni in campi come l’economia.

Che ci piaccia ammetterlo o no, le forze casuali influenzano sempre sottilmente il mondo. La teoria neutrale fornisce un quadro per rendere queste forze note e misurabili. Leroi ritiene che dovrebbe continuare ad espandere la sua influenza ” fino a quando non diventa parte integrante della spiegazione della diversità ovunque la vediamo nel mondo, sia al supermercato o in una foresta pluviale tropicale.”

Questo articolo è stato ristampato su TheAtlantic.com.