In memoria di Luigi Cavalli-Sforza

È recentemente venuto a mancare Luigi L. Cavalli-Sforza. Genetista di formazione, Cavalli-Sforza ha dedicato la sua vita allo studio dell’evoluzione umana e delle migrazioni che hanno portato la nostra specie ad esplorare e colonizzare ogni angolo del pianeta.

Grande fautore dell’insostenibilità biologica delle “razze umane” (siamo una specie troppo recente e non abbiamo avuto abbastanza tempo per diversificarci fino al punto di produrre vere e proprie razze, le differenze che vediamo sono superficiali, dovute all’adattamento alle diverse condizioni climatiche e non sono differenze tali da determinare un inizio di speciazione) nella sua lunga carriera si è dedicato allo studio dell’evoluzione bio-geografica e culturale delle popolazioni umane, allo studio dell’evoluzione delle lingue e della profonda influenza della cultura sull’evoluzione organica della nostra specie.

Oltre agli studi sull’evoluzione umana, Cavalli-Sforza viene ricordato per essere stato tra i primi, assieme al collega Anthony Edwards ad esplorare metodi statistici per la costruzione dei cosiddetti alberi evolutivi o filogenetici, i cladogrammi.

Costruzione di un Albero Filogenetico – la semplice struttura algebrica.

La “costruzione” di alberi filogenetici è il principale metodo che i biologi usano per descrivere la complessità dei processi evolutivi e riassumerne i risultati. L’idea dell’albero come analogia del processo evolutivo fu introdotta da Charles Darwin nella sua opera più importante e famosa “L’origine delle specie per mezzo della selezione naturale ovvero la lotta per la sopravvivenza”. Dai libri di scuola siamo abituati a vedere l’evoluzione rappresentata in modo lineare come “scala naturae” (l’idea classica dell’ordine del mondo secondo cui esistono specie “meno evolute” e specie “più evolute” che non ha alcun fondamento nella realtà: tutte le specie che vediamo attorno a noi sono tanto evolute quanto noi!), queste illustrazioni non sono in grado (proprio perché errate) di cogliere la realtà e la complessità dei processi che portano alla nascita di nuove specie.

Le specie, come le persone, non nascono dal nulla, si generano da altre specie; quando una specie figlia si forma a partire da una specie parentale il suo destino evolutivo, definito traiettoria, si separa inevitabilmente da quello della progenitrice pur restando legato alla sua “storia evolutiva” (la traiettoria che hanno compiuto assieme), un po’ come succede con i rami degli alberi quando si biforcano ed ognuno, da quel punto in poi, procede per la sua strada. Per questa ragione il processo di formazione di specie e gruppi di specie viene chiamato “cladogenesi” (da klados = ramo).

Il problema materiale del calcolo degli alberi è che essi sono semplici da calcolare con metodi “esaustivi” quando il numero di caratteri o di specie in esame è limitato (un esempio sono gli alberi costruiti su caratteristiche morfologiche: presenza o assenza di ali, numero di arti, presenza o assenza di peli, ecc.) ma diventano troppo complessi da calcolare quando si prendono in esame enormi quantità di caratteri (ad esempio sequenze di DNA). Avere molti caratteri è di per sé preferibile perché ci permette di costruire alberi più precisi tuttavia il numero di alberi possibili (t) dipende dal numero delle specie in questione (n) :

(sviluppo degli alberi filogenetici)

 Se n = 2 avremo t = 1 cioè un albero, per n = 5 abbiamo già che i possibili alberi sono t = 105! (in questo caso “!” sta per punto esclamativo!).

Per questo i biologi hanno pensato di risolvere il problema della complessità del calcolo degli appaiamenti usando metodi statistici o “aleatori” sacrificando l’assoluta certezza ma riducendo di molto il numero totale di possibili alberi da calcolare e comparare e quindi il tempo di calcolo necessario.

Quello di definire un albero può sembrare un problema triviale che non richiede necessariamente una risposta rapida; invece gli alberi filogenetici rispondono ad esigenze scientifiche molto più “pratiche” del capire come si è evoluta una scimmia bipede: ad esempio ci serve per capire quanto sono simili due proteine (che è il primo passo per sapere come sono fatte) o due geni, per comparare le sequenze di DNA dei sospetti di un crimine o per capire se siete o meno il padre di quel bambino dagli occhi azzurri!

Luigi Cavalli-Sforza [ Fonte: Wikipedia ]
Per molti Luigi Cavalli-Sforza sarà sempre il grande studioso dell’evoluzione umana ma a me piace pensare che verrà ricordato anche per i suoi enormi contributi alla teoria dell’evoluzione e alla definizione di quale sia l’albero filogenetico migliore ovvero quello che richiede “la minore quantità di evoluzione possibile” [Luigi L. Cavalli-Sforza, 1963].

Bibliografia:

  • Whelan, S., Liò, P., & Goldman, N. (2001). Molecular phylogenetics: state-of-the-art methods for looking into the past. TRENDS in Genetics, 17(5), 262-272.
  • Cavalli‐Sforza, L. L., & Edwards, A. W. (1967). Phylogenetic analysis: models and estimation procedures. Evolution, 21(3), 550-570.
  • Cavalli-Sforza, L. L., & Feldman, M. W. (2003). The application of molecular genetic approaches to the study of human evolution. nature genetics, 33, 266.

Matteo Bonas

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