Può la vita stare al passo con i cambiamenti climatici?
La natura trova soluzioni ingegnose attraverso un processo iterativo per tentativi ed errori, ovvero mediante la selezione naturale. Un team di genetisti evolutivi ha studiato processi biologici di questo tipo avvenuti nel secolo scorso. I cambiamenti climatici odierni stanno costringendo piante e animali ad adattarsi a nuove condizioni, ma c’è ancora molto da imparare sulla loro capacità di farlo.
Uno sforzo interdisciplinare
Ispirandosi all’evoluzione biologica, gli informatici si sono avvalsi della selezione artificiale per migliorare i programmi per computer facendo emergere, più o meno indipendentemente dalla modellizzazione nel settore della biologia, il campo della computazione evolutiva. Il progetto RACE, finanziato dall’UE e ospitato presso l’Istituto austriaco di scienza e tecnologia, ha concentrato l’attenzione sulla fusione di queste diverse discipline. Per cominciare, la ricercatrice del progetto RACE Barbora Trubenová ha dovuto tradurre i metodi comunemente utilizzati dagli informatici in terminologia biologica. «Le corrispondenze tra i due campi sono numerose e una traduzione adeguata consente di utilizzare i metodi sviluppati e ampiamente impiegati nella computazione evolutiva al fine di analizzare i quesiti che si pongono nel settore della biologia evoluzionistica», spiega. «Viceversa, i metodi impiegati nella genetica delle popolazioni possono essere utilizzati per fornire informazioni utili alla computazione evolutiva». Sulla base di questo presupposto, Trubenová e i suoi colleghi provenienti da due diverse organizzazioni, l’Università di Birmingham nel Regno Unito e l’Hasso Plattner Institute di Postdam, in Germania, hanno creato un complesso modello per comprendere meglio il modo in cui gli organismi rispondono ai cambiamenti che avvengono nell’ambiente.
Specializzazione e sopravvivenza
Il problema è stimolante: le creature virtuali di Trubenová possedevano svariati geni che potevano contribuire in modo positivo o negativo alla loro fitness, influenzando così la sopravvivenza di tali organismi in diverse condizioni ambientali. Il risultato dipende dall’interazione tra le dimensioni della popolazione, la forza della pressione selettiva e la frequenza dei cambiamenti ambientali. «Abbiamo dimostrato che, sebbene un cambiamento frequente delle condizioni ambientali ostacoli l’adattamento, potrebbe, in certe condizioni, proteggere la popolazione dall’estinzione», osserva Trubenová. «Ciò si verifica quando i frequenti cambiamenti ambientali impediscono la sovraspecializzazione della popolazione, il che comporta la possibile sopravvivenza di popolazioni generaliste in una vasta gamma di condizioni che, tuttavia, non saranno in grado di prosperare». La ricerca di Trubenová è stata condotta con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. Secondo le parole della borsista, questo sostegno le ha consentito di partecipare a conferenze e di divulgare i propri risultati. «Ho apprezzato la libertà di essere la padrona di me stessa, di concepire da sola il mio progetto e di fare ciò che volevo», spiega.
L’evoluzione per le scuole
Durante questo periodo Trubenová ha inoltre effettuato attività di divulgazione, tra cui un concorso in biologia evoluzionistica per studenti di scuole superiori in Slovacchia, la sua nazione d’origine. «L’evoluzione viene insegnata poco nelle scuole superiori del mio paese, per cui abbiamo provato a integrare questo tipo di insegnamento», dichiara. Il progetto didattico si trova ora al suo quarto anno di svolgimento. Trubenová sta attualmente lavorando presso il Politecnico federale di Zurigo in Svizzera, impegnata a studiare l’evoluzione della resistenza agli antibiotici nei biofilm. La ricercatrice afferma che, al momento in cui aveva iniziato il proprio lavoro sulla computazione evolutiva nel campo della biologia, nel 2017, la comunicazione tra queste discipline era limitata, una situazione che ora è cambiata. «Non c’erano modelli poligenici di adattamento in un ambiente in evoluzione. Abbiamo dovuto istituire noi stessi dei modelli in collaborazione con gli informatici», aggiunge. «Quando ho iniziato non c’erano studi come questo, ma adesso ne esistono parecchi. Il tema ha attirato un forte interesse».
Parole chiave
RACE, evoluzione, naturale, selezione, computazione, modello, genetico, matematico, collaborazione
