Il processo evolutivo di qualsiasi specie vivente sul nostro pianeta ha attraversato entrambe le fasi della fioritura e dell'aumento del numero delle sue popolazioni, sia della riduzione del numero di esemplari a diverse migliaia, centinaia o meno. In quest'ultimo caso è consuetudine parlare di effetto collo di bottiglia. Diamo un'occhiata più da vicino a cosa significa.
Qual è l'effetto collo di bottiglia?
Immaginiamo che ci sia una specie di creatura vivente, che è rappresentata da centomila o addirittura diversi milioni di copie. In una popolazione così vasta, è possibile trovare un'ampia varietà di tratti tra gli individui di questa specie. Ad esempio, ci saranno individui con colore bianco, nero, marrone, maculato; individui di grandi, piccole e medie dimensioni; alcuni saranno veloci, altri lenti, alcuni avranno arti lunghi, altri avranno occhi grandi. Questo elenco di qualità e attributi può essere continuato per molto tempo. C'è solo una conclusione: in una popolazione con un gran numero di individui c'è una grande varietà di informazioni genetiche, cioè il pool geneticoè ricco.
Adesso immaginiamo che si sia verificato qualche cataclisma, che ha portato ad una netta estinzione di questa specie. Di conseguenza, su un milione di individui ne sono rimaste solo poche decine o centinaia. Naturalmente, la diversità genetica andrà persa. Gli individui sopravvissuti portano solo pochi alleli diversi, dai quali si formeranno le generazioni successive. Questa riduzione del pool genetico è un effetto collo di bottiglia. La situazione è letteralmente simile al fatto che su un'ampia varietà di palline colorate presenti in una bottiglia, solo alcune di esse sono state versate attraverso un collo stretto.
Effetto fondatore
Il numero di individui sopravvissuti alla fase del "collo di bottiglia" dà origine a nuove generazioni. In relazione a loro, questo numero ridotto di individui è la popolazione fondatrice o madre.
Se il numero di individui di una specie è ridotto a 10 o meno, allora si parla di un estremo effetto fondatore. In questo caso, non ci sarà praticamente alcuna diversità di alleli nel pool genetico delle generazioni successive e gli stessi caratteri morfologici si verificheranno abbastanza spesso.
Così, gli effetti del fondatore e del collo di bottiglia sono collegati tra loro in una catena evolutiva: la prima segue la seconda.
A cosa portano questi effetti?
In altre parole, la riduzione del pool genetico è buona o cattiva? La risposta a questa domanda non è così semplice come sembra a prima vista. Ecco i lati positivi e negativi cheseguono dalla definizione dell'effetto collo di bottiglia, ovvero la riduzione della diversità genetica in una determinata specie:
- Professionisti. Nelle popolazioni successive, vengono fissati tratti e mutazioni specifici che possono essere benefici per gli individui in quell'ambiente.
- Cons. Un basso livello di diversità genetica porta a una diminuzione della capacità di una specie di adattarsi ai cambiamenti ambientali, cioè la rende vulnerabile. Inoltre, gli individui spesso iniziano ad avere difetti ereditari.
Esempio di ghepardo
Un vivido esempio dell'effetto collo di bottiglia causato dalla selezione evolutiva è il moderno ghepardo. Prima della glassa globale del nostro pianeta (periodo quaternario), esistevano diverse specie di ghepardi in Africa, Eurasia e Nord America, che erano molto diverse da quella moderna sia per dimensioni che per capacità di velocità. Secondo alcune stime, il numero totale di ghepardi sul pianeta potrebbe raggiungere centinaia di migliaia di individui.
Durante il periodo quaternario, quando il cibo divenne meno disponibile, ci fu una mortalità di massa di molte specie di creature viventi, compresi i ghepardi. Si ritiene che il numero di questi ultimi possa essere di poche centinaia di individui. Inoltre, sono sopravvissuti solo gli esemplari più veloci e più piccoli, cioè c'era un effetto collo di bottiglia per i ghepardi.
Attualmente, il ghepardo è un mammifero con una diversità genetica estremamente bassa. Queste bestie sono deboliresistente a tutti i tipi di malattie e tutti i tentativi di impiantare organi in essi finiscono con un fallimento. Il corpo del ghepardo è praticamente incapace di adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente.
Riduzione artificiale della popolazione
In base al nome, questo effetto collo di bottiglia è già causato dall'intervento umano in natura. Ci sono diversi esempi:
- Elefanti marini del nord. A seguito della caccia attiva e dello sterminio di questi animali alla fine del 19° secolo, su 150mila, ne restavano solo 20.
- Bisonte europeo e americano. Bisonte europeo all'inizio del XX secolo, c'erano solo 12 individui (su 3600) e americani - 750 (su 370 mila).
- Tartarughe giganti delle Isole Galapagos.
Si noti che questo effetto viene utilizzato anche nella selezione di nuove sottospecie di piante e animali, al fine di consolidare tratti benefici per l'uomo.
Può recuperare la diversità genetica?
La risposta a questa domanda è sì. Sì, può, ma per questo è necessario creare le condizioni adeguate. Anche quando il gruppo genitoriale di individui era piccolo e in passato si verificava un forte effetto collo di bottiglia, la diversità genetica può essere ripristinata in un lungo processo evolutivo successivo.
Per questo, l'ambiente deve fornire varie nicchie per l'habitat di questa specie, cioè l'ambiente stesso deve essere diverso. Quindi,adattandosi a nuove condizioni e accumulando gradualmente nuove mutazioni, la specie può ripristinare il suo patrimonio genetico.
E l'evoluzione umana?
Vari cataclismi della storia nota hanno costantemente causato decine e centinaia di migliaia di vite umane, il che ha creato l'effetto di un collo di bottiglia per l'Homo Sapiens e altre specie umane. Ecco alcuni esempi:
- 75mila anni fa, il supervulcano Toba esplose in Indonesia. La sua forza esplosiva è stimata come tale in 3.000 vulcani di Sant'Elena! Secondo alcune ipotesi, questa eruzione potrebbe ridurre il numero di diversi tipi di persone a diverse migliaia di individui in tutta la Terra.
- Durante il Medioevo, circa 1/3 della popolazione europea morì a causa della peste nera.
- Durante la colonizzazione del Nuovo Mondo da parte degli europei tra la fine del XV e la prima metà del XVI secolo, circa il 90% della popolazione indigena fu distrutta.
- Nel 1783, il vulcano Lucky esplose in Islanda. Successivamente si aggiunsero fame e malattie, a seguito delle quali morì circa il 20% della popolazione dell'isola.
Per quanto riguarda la situazione attuale degli esseri umani, la loro diversità genetica è piuttosto ampia, poiché la popolazione del pianeta è di circa 7,5 miliardi ed è distribuita su tutta la Terra (condizioni ambientali diverse).
