Un recente studio ha rivelato che i serpenti hanno subito un’evoluzione più rapida rispetto ai lucertole, permettendo loro di diversificarsi e avere successo ecologico in tutto il mondo. Analizzando dati genetici e abitudini alimentari, i ricercatori hanno sottolineato il percorso evolutivo unico dei serpenti e la loro capacità di specializzarsi in varie prede, segnalandoli come una significativa storia di successo evolutivo nonostante il mistero che circonda la loro radiazione adattativa.
Le origini dei serpenti
Più di 100 milioni di anni fa, gli antenati dei primi serpenti erano piccole lucertole che vivevano insieme ad altre lucertole insignificanti all’ombra dei dinosauri. Poi, in un’esplosione di innovazione nella forma e nella funzione, gli antenati dei serpenti hanno evoluto corpi senza zampe che potevano strisciare sul terreno, sistemi di rilevamento chimico altamente sofisticati per trovare e seguire le prede, e teschi flessibili che permettevano loro di ingoiare animali di grandi dimensioni. Questi cambiamenti hanno preparato il terreno per la spettacolare diversificazione dei serpenti negli ultimi 66 milioni di anni, permettendo loro di sfruttare rapidamente nuove opportunità emerse dopo l’impatto di un asteroide che ha spazzato via circa tre quarti delle specie vegetali e animali del pianeta.
Fattori dietro la diversificazione dei serpenti
Ma cosa ha innescato l’esplosione evolutiva della diversità dei serpenti, un fenomeno noto come radiazione adattativa, che ha portato a quasi 4.000 specie viventi e ha reso i serpenti una delle più grandi storie di successo dell’evoluzione? Un ampio nuovo studio genetico e dietetico sui serpenti, condotto da un team internazionale guidato da biologi dell’Università del Michigan, suggerisce che la velocità è la risposta. I serpenti si sono evoluti fino a tre volte più velocemente dei lucertole, con massicci cambiamenti nei tratti associati all’alimentazione, alla locomozione e al trattamento sensoriale, secondo uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Science.
Metodologia di ricerca e risultati
Per lo studio, i ricercatori hanno generato l’albero evolutivo più grande e completo di serpenti e lucertole sequenziando genomi parziali per quasi 1.000 specie. Inoltre, hanno compilato un enorme dataset sulle diete di lucertole e serpenti, esaminando i record dei contenuti dello stomaco di decine di migliaia di esemplari conservati nei musei. Questi dati sono stati inseriti in modelli matematici e statistici sofisticati, supportati da enormi quantità di potenza informatica, per analizzare la storia dell’evoluzione dei serpenti e delle lucertole attraverso il tempo geologico e per studiare come vari tratti, come l’assenza di arti, si sono evoluti.
Questo approccio multiforme ha rivelato che, mentre altri rettili hanno evoluto molti tratti simili ai serpenti, solo i serpenti hanno sperimentato questo livello di diversificazione esplosiva. Prendiamo, ad esempio, il geco senza zampe dell’Australia. Come i serpenti, questo lucertola ha perso le zampe ed evoluto un teschio flessibile. Tuttavia, la creatura si è appena diversificata nel corso di milioni di anni. Nessuna esplosione evolutiva, solo un paio di specie che si guadagnano da vivere nell’entroterra australiano.
Il mistero dell’evoluzione dei serpenti
Le cause ultime, o i fattori scatenanti, delle radiazioni adattative sono uno dei grandi misteri della biologia. Nel caso dei serpenti, è probabile che ci siano stati più fattori contribuenti e potrebbe non essere mai possibile distinguerli. Gli autori dello studio di Science si riferiscono a questo evento unico nella storia evolutiva come una singolarità macroevolutiva con cause “sconosciute e forse inconoscibili”. Una singolarità macroevolutiva può essere vista come un improvviso passaggio in una marcia evolutiva superiore, e i biologi sospettano che questi scatti si siano ripetuti più volte nella storia della vita sulla Terra. L’emergenza improvvisa e la successiva dominanza delle piante a fiore è un altro esempio.
Nel caso dei serpenti, la singolarità è iniziata con l’acquisizione quasi simultanea (da una prospettiva evolutiva) di corpi allungati senza zampe, sistemi avanzati di rilevamento chimico e teschi flessibili. Questi cambiamenti cruciali hanno permesso ai serpenti, come gruppo, di perseguire una gamma molto più ampia di tipi di prede, mentre allo stesso tempo permettevano alle singole specie di evolvere una specializzazione dietetica estrema.
La diversità alimentare dei serpenti
Oggi, ci sono cobra che colpiscono con veleno letale, giganteschi pitoni che costringono le loro prede, scavatori con muso a pala che cacciano scorpioni nel deserto, serpenti degli alberi snelli chiamati “mangiatori di melma” che si nutrono di lumache e uova di rana in alto sopra il suolo, serpenti di mare con coda a pagaia che esplorano le crepe delle barriere coralline in cerca di uova di pesce e anguille, e molti altri. “Uno dei nostri risultati chiave è che i serpenti hanno subito un profondo cambiamento nell’ecologia dell’alimentazione che li separa completamente da altri rettili”, ha detto Rabosky. “Se c’è un animale che può essere mangiato, è probabile che qualche serpente, da qualche parte, abbia evoluto la capacità di mangiarlo”.
Per lo studio, i ricercatori hanno ottenuto uno sguardo interno alle preferenze dietetiche dei serpenti esaminando osservazioni sul campo e record dei contenuti dello stomaco per più di 60.000 esemplari di serpenti e lucertole, per lo più provenienti da musei di storia naturale. I musei contribuenti includevano il Museo di Zoologia dell’Università del Michigan, sede della più grande collezione di ricerca di esemplari di serpenti al mondo.
“Gli esemplari di museo ci offrono questa incredibile finestra su come gli organismi si guadagnano da vivere in natura. Per animali segreti come i serpenti, è quasi impossibile ottenere questo tipo di dati in altro modo perché è difficile osservare direttamente gran parte del loro comportamento”, ha detto il co-autore principale dello studio Pascal Title della Stony Brook University, che ha completato il suo dottorato all’Università del Michigan nel 2018.
I 20 autori dello studio provengono da università e musei negli Stati Uniti, nel Regno Unito, in Australia, in Brasile e in Finlandia.
“Quello che amo di questo studio è come integra dati di campo e di museo guadagnati con fatica con nuovi metodi genomici e analitici per mostrare una verità biologica di base: i serpenti sono eccezionali e francamente piuttosto fantastici”, ha detto il co-autore principale Sonal Singhal della California State University, Dominguez Hills, che ha iniziato a lavorare al progetto come studioso post-dottorato all’Università del Michigan.
