Historical demography of the dung beetle Canthon cyanellus LeConte, 1859: A neotropical species complex

Immaginate la Terra come un gigantesco e mutevole tabellone di un puzzle, dove i continenti si allontanano e le montagne sorgono come vulcani in slow-motion. Ora, immaginate le creature che vivono su quel tabellone — come gli insetti — che cercano di stare al passo con il paesaggio che cambia. Questo è il mondo della demografia storica, un ramo della scienza che agisce come una macchina del tempo per le popolazioni. Invece di guardare i fossili nelle rocce, gli scienziati osservano il minuscolo codice all'interno degli esseri viventi (il DNA) per leggere la loro storia familiare. Pensate al DNA come a un diario biologico; nel corso di milioni di anni, piccoli errori di battitura e cambiamenti si accumulano in questi diari. Confrontando i diari di diversi gruppi, gli scienziati possono capire quando le famiglie si sono separate, quando sono cresciute enormemente e quando sono state strette in piccoli sacchetti. Ci interessa questo perché ci aiuta a capire come la straordinaria biodiversità del mondo sia stata costruita e come gli animali sopravvivano quando il clima impazzisce.

Ora, facciamo uno zoom su un personaggio molto specifico e molto impegnato: lo scarabée stercorario. Nello specifico, una specie chiamata Canthon cyanellus. Questi coleotteri sono l'equipaggio delle pulizie dei Neotropicali, che rotolano palline di cacca per nutrire i loro piccoli. Ma ecco il colpo di scena: mentre sembrano un'unica grande famiglia, potrebbero in realtà essere un gruppo di famiglie diverse che si nascondono sotto lo stesso nome. Questo articolo è come una storia investigativa in cui i ricercatori usano indizi genetici per risolvere il mistero di chi siano realmente questi coleotteri, da dove provengano e come la storia della Terra abbia plasmato le loro vite.

Gli scienziati hanno raccolto coleotteri da tutto il Messico e la Colombia, dalle pianure calde alle pendici più fresche delle montagne. Hanno preso un piccolo pezzetto della zampa di ogni coleottero e hanno letto tre diversi capitoli del suo diario genetico: due dai mitocondri (la fabbrica di energia del coleottero, che cambia velocemente ed è ottima per tracciare alberi genealogici recenti) e uno dal nucleo (il centro di controllo principale, che cambia più lentamente). Volevano vedere se i coleotteri in luoghi diversi fossero effettivamente imparentati o se fossero stati separati per così tanto tempo da stare diventando specie diverse.

L'indagine ha rivelato una storia affascinante di separazione ed espansione. I dati genetici hanno mostrato che i coleotteri messicani e quelli colombiani si sono separati molto tempo fa, circa 2,81 milioni di anni fa. Questa tempistica non è una coincidenza; si allinea perfettamente con la formazione dell'Istmo di Panama, la stretta striscia di terra che ha collegato l'America del Nord e l'America del Sud. È come se gli antenati di questi coleotteri vivessero in Sud America e, quando si è formato il ponte terrestre, alcuni di loro abbiano preso un passaggio verso nord fino in Messico, mentre altri siano rimasti indietro.

Una volta separati, i coleotteri hanno affrontato una nuova sfida: l'ascesa delle montagne delle Ande in Colombia. I dati suggeriscono che questa massiccia catena montuosa abbia agito come un gigantesco muro, dividendo i coleotteri colombiani in due gruppi distinti: uno che vive a nord delle montagne e uno che vive a sud. In Messico, la storia è ancora più complessa. I ricercatori hanno scoperto che i coleotteri messicani non sono solo un gruppo; sono divisi in almeno sette diverse linee familiari (cladi). Queste linee sembrano essersi formate durante il Pleistocene, un periodo in cui la Terra stava attraversando selvagge oscillazioni di ere glaciali e periodi caldi.

Ed è qui che la trama si fa densa. I coleotteri non sono rimasti fermi; si sono mossi e sono cresciuti in risposta al clima. Lo studio suggerisce che durante i periodi caldi, "interglaciali" (tempi in cui il ghiaccio si ritirava), le popolazioni di coleotteri sono esplose in termini di dimensioni. È come quando una stagione secca finisce e un improvviso temporale riempie i fiumi; i coleotteri avevano più spazio e cibo, quindi i loro numeri sono aumentati. Tuttavia, durante i periodi più freddi, le loro popolazioni si sono rimpicciolite o sono rimaste isolate. I "diari" genetici mostrano che queste espansioni sono avvenute in tempi diversi per gruppi diversi, spesso corrispondendo a specifici periodi caldi della storia della Terra, come 0,2 milioni di anni fa o 80.000 anni fa.

Una delle scoperte più eccitanti riguarda l'aspetto di questi coleotteri. Questi coleotteri sono famosi per indossare diversi "outfit" — alcuni sono blu lucidi, altri hanno macchie arancioni e altri ancora hanno motivi triangolari scuri. Per molto tempo, gli scienziati hanno pensato che queste differenze di colore fossero solo variazioni all'interno di una singola specie. Ma questo studio suggerisce che le differenze genetiche sono così profonde che alcuni di questi gruppi colorati potrebbero essere in realtà specie criptiche — specie diverse che sembrano simili ma sono geneticamente distinte. I coleotteri in Colombia, ad esempio, mostrano una separazione genetica così forte che i ricercatori sospettano che possano rappresentare due o più specie diverse che si limitano a sembrare un po' simili.

L'articolo ha anche esaminato come i coleotteri si muovessero attraverso il paesaggio. Hanno trovato un modello chiamato "isolamento per distanza", che è come un gioco del telefono dove il messaggio viene distorto quanto più ci si allontana. Più le due popolazioni di coleotteri sono lontane, più i loro diari genetici diventano diversi. Ciò suggerisce che, sebbene questi coleotteri possano volare, non viaggiano facilmente lunghe distanze. Tendono a stare vicini a casa, il che spiega perché le montagne e gli oceani siano stati così efficaci nel dividerli.

Quindi, qual è il verdetto finale? Lo studio suggerisce che Canthon cyanellus non è solo una specie semplice, ma un "complesso di specie", una rete intricata di lignaggi correlati ma distinti. La separazione tra Messico e Colombia è avvenuta circa 2,81 milioni di anni fa, probabilmente a causa della formazione del ponte terrestre di Panama. Le montagne delle Ande hanno successivamente frammentato la popolazione colombiana, e le mutevoli ere glaciali degli ultimi milioni di anni hanno causato la divisione delle popolazioni messicane in almeno sette linee diverse. Mentre i mantelli colorati di questi coleotteri potrebbero sembrare solo una sfilata di moda, l'evidenza genetica suggerisce che alcuni di quei colori segnano i confini di interi percorsi evolutivi differenti. I ricercatori concludono che la storia di questi piccoli coleotteri è un esempio perfetto di come la geologia e il clima della Terra agiscano come gli architetti supremi della vita, scolpendo nuove specie una catena montuosa e un periodo caldo alla volta.