Così come le top model del mondo della moda non rappresentano l’Homo sapiens medio, alcuni ‘organismi supermodello’ non rappresentano i loro parenti più prossimi o persino la loro stessa specie. Inoltre, alcuni di questi organismi supermodelli non hanno mai vissuto in natura. La pianta coltivata del mais è uno di questi esempi, e la conversione dell’erba selvatica teosinte in mais circa 7-10.000 anni fa è forse il primo esempio di innovazione biotecnologica da parte dell’uomo. L’addomesticamento del lievito S. cerevisiae per la produzione di birra e la cottura è avvenuto nello stesso periodo. Anche i topi domestici e il nematode C. elegans condividono una lunga storia evolutiva con l’uomo, diventando commensali umani quando le nostre case e i nostri frutteti sono diventati i loro habitat, ma non devono la loro esistenza all’uomo. La relazione di altri organismi modello con l’uomo è più recente. Per esempio, gli esseri umani distribuiscono l’organismo modello marino Ciona intestinalis – un organismo che è di crescente interesse per i biologi evoluzionisti perché occupa un punto chiave nell’evoluzione dei cordati – in giro per gli oceani del mondo attraverso le navi.

In molti casi, gli organismi modello differiscono dai loro parenti più prossimi non-modello perché possiedono tratti particolari che hanno facilitato la loro domesticazione e l’adattamento all’ambiente di laboratorio, e nel tempo questo processo ha accentuato le differenze tra gli organismi modello e i loro parenti selvatici. Tuttavia, alcuni organismi modello, come C. intestinalis, non sono stati (ancora) adattati alla riproduzione in laboratorio. Mentre questo solleva alcune sfide (i dati generati da esemplari raccolti localmente, per esempio, potrebbero differire significativamente da quelli memorizzati nei database della comunità), offre anche opportunità per studiare importanti processi evolutivi, come l’adattamento e la variazione.

Figura 1

Gli scienziati sanno molto su organismi modello diversi come l’Arabidopsis thaliana e il pesce zebra, ma c’è ancora molto da imparare sulla loro vita e biologia in natura, compreso il modo in cui i loro comportamenti sono modellati dall’habitat, le loro relazioni predatore-preda, la loro capacità di adattarsi a diverse condizioni ambientali e la base genetica di questa adattabilità.

ILLUSTRATION: www.claudiastocker.com.

https://doi.org/10.7554/eLife.06956.002

Come evidenziano questi articoli, molti organismi modello hanno uno stile di vita boom-and-bust: C. elegans e D. melanogaster, per esempio, entrambi colonizzano fonti di cibo in decomposizione in natura, riproducendosi rapidamente quando il cibo è disponibile. Di conseguenza, hanno cicli di vita rapidi mentre il cibo è abbondante, rendendo i tempi di generazione brevi, che è un attributo ideale per studiare i tratti ereditabili e per generare popolazioni sperimentali. In natura, A. thaliana ha un grande successo nel riprodursi rapidamente in habitat poveri quando le condizioni ambientali sono buone. Il breve tempo di generazione che ne deriva, combinato con la sua capacità di autofecondazione e il suo piccolo genoma condensato, la rendono una pianta ideale per scopi di ricerca.

Ma la selezione di questi tratti altamente favoriti e a ciclo rapido ha delle conseguenze. Significa che alcuni dei nostri modelli preferiti tendono ad essere “artisti della fuga ecologica” che evitano piuttosto di affrontare le pressioni di selezione imposte dai predatori, dall’ambiente e dai concorrenti – pressioni che le specie più longeve e a crescita più lenta devono affrontare attraverso l’adattamento. Sfortunatamente, la capacità di alcuni organismi modello di sfuggire alle pressioni di selezione ha fortemente limitato i tratti che possono essere studiati in questi sistemi, il che significa che gli ecologi e i biologi evolutivi spesso non sono in grado di studiare i tratti a cui sono più interessati. L’Arabidopsis, per esempio, ha un sistema radicale meravigliosamente semplice, che è ideale per l’imaging dei processi di sviluppo, ma manca della complessità strutturale che probabilmente è importante per le piante con stili di vita non rurali. Inoltre, l’Arabidopsis non ha alcuna associazione con i funghi micorrizici, un’associazione simbiotica di grande importanza per la maggior parte delle piante terrestri, e di notevole importanza anche in agricoltura. Ed essendo un autofertilizzante di successo, i suoi fiori sono anche di scarso interesse per gli impollinatori e, di conseguenza, per i biologi che li studiano.

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