Il mondo confuso degli animali ibridi

Nella foresta amazzonica vivono due uccelli verdi. Il manakin dalle cime innevate ha un tocco di bianco sulla testa. Il manakin dalla corona di opale sembra molto simile. Ma la corona di questa specie può apparire bianca, blu o rossa a seconda della luce. È “come un arcobaleno”, dice Alfredo Barrera-Guzmán. È un biologo dell’Università Autonoma dello Yucatán a Mérida, Messico.

Migliaia di anni fa, queste due specie di uccelli hanno iniziato ad accoppiarsi tra loro. La prole inizialmente aveva corone di un grigio biancastro spento, sospetta Barrera-Guzmán. Ma nelle generazioni successive, ad alcuni uccelli crebbero piume gialle. Questo colore brillante ha reso i maschi più attraenti per le femmine. Quelle femmine potrebbero aver preferito accoppiarsi con maschi dal cappuccio giallo piuttosto che con maschi dal cappuccio di neve o opale.

Alla fine, questi uccelli sono diventati abbastanza separati dalle due specie originali per essere una specie propria e distinta: il manakin dalla corona dorata. È il primo caso conosciuto di una specie ibrida di uccelli in Amazzonia, dice.

Di solito, specie diverse non si accoppiano. Ma quando lo fanno, la loro prole sarà ciò che viene chiamato ibrido.

Le molecole di DNA in ciascuna delle cellule di un animale contengono istruzioni. Queste guidano l’aspetto dell’animale, il suo comportamento e i suoni che emette. Quando gli animali si accoppiano, i loro piccoli ricevono una miscela del DNA dei genitori. E possono finire con una miscela dei tratti dei genitori.

Se i genitori sono della stessa specie, il loro DNA è molto simile. Ma il DNA di specie o gruppi di specie diverse avrà più variazioni. La prole ibrida ottiene più varietà nel DNA che eredita.

Cosa succede quindi quando il DNA di due gruppi di animali si mescola in un ibrido? Ci sono molti risultati possibili. A volte l’ibrido è più debole dei genitori, o non sopravvive nemmeno. A volte è più forte. A volte si comporta più come una specie madre che l’altra. E a volte il suo comportamento si colloca a metà strada tra quello di ciascun genitore.

Gli scienziati stanno cercando di capire come questo processo – chiamato ibridazione (HY-brih-dih-ZAY-shun) – si svolge. Gli uccelli ibridi possono prendere nuove rotte di migrazione, hanno scoperto. Alcuni pesci ibridi sembrano più vulnerabili ai predatori. E le abitudini di accoppiamento dei roditori possono influenzare ciò che la loro prole ibrida può mangiare.

Saggio ibridarsi?

L’ibridazione avviene per molte ragioni. Per esempio, il territorio di due tipi di animali simili può sovrapporsi. Questo succede con gli orsi polari e i grizzly. I membri dei due gruppi di animali si sono accoppiati, producendo orsi ibridi.

Quando il clima cambia, l’habitat di una specie può spostarsi in una nuova area. Questi animali possono incontrare altre specie simili. I due gruppi possono accoppiarsi per caso. Per esempio, i ricercatori hanno trovato ibridi di scoiattoli volanti del sud e scoiattoli volanti del nord. Quando il clima si è riscaldato, la specie meridionale si è spostata a nord e si è accoppiata con l’altra specie.

Quando gli animali non riescono a trovare abbastanza compagni della loro stessa specie, possono selezionare un compagno di un’altra specie. “Bisogna trarre il meglio dalla situazione”, dice Kira Delmore. È una biologa del Max Planck Institute for Evolutionary Biology a Plön, in Germania.

Gli scienziati hanno visto questo accadere con due specie di antilopi in Africa meridionale. I bracconieri avevano assottigliato le popolazioni dell’antilope zibellino gigante e dell’antilope roana. Più tardi, le due specie si sono allevate tra loro.

Anche le persone possono involontariamente creare opportunità di ibridazione. Potrebbero mettere due specie strettamente correlate nello stesso recinto in uno zoo. Oppure, con l’espansione delle città, le specie urbane possono incontrare sempre più spesso quelle rurali. Le persone possono anche liberare animali di altri paesi, accidentalmente o di proposito, in un nuovo habitat. Queste specie esotiche ora possono incontrare e accoppiarsi con gli animali nativi.

Molti animali ibridi sono sterili. Ciò significa che possono essere in grado di accoppiarsi, ma non creeranno prole. Per esempio, i muli sono la prole ibrida di cavalli e asini. La maggior parte di questi sono sterili: due muli non possono creare altri muli. Solo un cavallo che si accoppia con un asino può creare un altro mulo.

La biodiversità è una misura del numero di specie. In passato, molti scienziati ritenevano che l’ibridazione non facesse bene alla biodiversità. Se si producessero molti ibridi, le due specie madri potrebbero fondersi in una sola. Questo ridurrebbe la varietà delle specie. Ecco perché “l’ibridazione era spesso vista come una cosa negativa”, spiega Delmore.

Ma l’ibridazione a volte può aumentare la biodiversità. Un ibrido potrebbe essere in grado di mangiare un certo cibo che la sua specie madre non può mangiare. O forse può prosperare in un habitat diverso. Alla fine, potrebbe diventare una specie propria, come il manakin dalla corona dorata. E questo aumenterebbe – non diminuirebbe – la varietà della vita sulla Terra. L’ibridazione, conclude Delmore, è “in realtà una forza creativa”.

Andare per la propria strada

Gli ibridi possono essere diversi dai loro genitori in molti modi. L’aspetto è solo uno. Delmore voleva sapere come gli ibridi potessero comportarsi diversamente dai loro genitori. Ha guardato a un uccello canterino chiamato tordo di Swainson.

Nel tempo, questa specie si è divisa in sottospecie. Si tratta di gruppi di animali della stessa specie che vivono in zone diverse. Tuttavia, quando si incontrano, possono ancora riprodursi e produrre giovani fertili.

Una sottospecie è il tordo russet-backed, che vive sulla costa occidentale degli Stati Uniti e del Canada. Come implica il suo nome, ha piume rossastre. Il tordo olivastro ha piume verde-marrone e vive più all’interno. Ma queste sottospecie si sovrappongono lungo le Coast Mountains nel Nord America occidentale. Lì, possono accoppiarsi e produrre ibridi.

Una differenza tra le due sottospecie è il loro comportamento migratorio. Entrambi i gruppi di uccelli si riproducono in Nord America, poi volano verso sud in inverno. Ma i tordi russet-backed migrano lungo la costa occidentale per atterrare in Messico e in America centrale. I tordi dal dorso olivastro sorvolano gli Stati Uniti centrali e orientali per stabilirsi in Sud America. I loro percorsi sono “super diversi”, dice Delmore.

Il DNA degli uccelli contiene istruzioni su dove volare. Quali direzioni prendono gli ibridi? Per indagare, Delmore ha intrappolato uccelli ibridi nel Canada occidentale. Ha messo su di loro dei piccoli zaini. Un sensore di luce in ogni zaino ha aiutato a registrare dove sono andati gli uccelli. Gli uccelli volavano a sud verso i loro luoghi di svernamento, portando gli zaini durante il loro viaggio.

L’estate successiva, Delmore ha ricatturato alcuni di quegli uccelli in Canada. Dai dati sulla luce dei sensori, ha capito a che ora il sole era sorto e tramontato in ogni punto del viaggio degli uccelli. La lunghezza del giorno e i tempi del mezzogiorno variano a seconda della posizione. Questo ha aiutato Delmore a dedurre i percorsi di migrazione degli uccelli.

Alcuni ibridi hanno seguito approssimativamente uno dei percorsi dei loro genitori. Ma altri non hanno preso nessuno dei due percorsi. Hanno volato da qualche parte nel mezzo. Questi viaggi, però, hanno portato gli uccelli su terreni più accidentati, come deserti e montagne. Questo potrebbe essere un problema perché quegli ambienti potrebbero offrire meno cibo per sopravvivere al lungo viaggio.

Un altro gruppo di ibridi ha preso il percorso del tordo olivastro verso sud. Poi sono tornati attraverso il percorso del tordo russet-backed. Ma questa strategia potrebbe anche causare problemi. Normalmente, gli uccelli imparano spunti sulla loro strada verso sud per aiutarli a navigare verso casa. Potrebbero notare punti di riferimento come le montagne. Ma se tornano da un percorso diverso, questi punti di riferimento saranno assenti. Un risultato: La migrazione degli uccelli potrebbe richiedere più tempo per essere completata.

Questi nuovi dati potrebbero spiegare perché le sottospecie sono rimaste separate, dice Delmore. Seguire un percorso diverso può significare che gli uccelli ibridi tendono ad essere più deboli quando raggiungono i terreni di accoppiamento – o hanno una minore possibilità di sopravvivere ai loro viaggi annuali. Se gli ibridi sopravvivessero come i loro genitori, il DNA delle due sottospecie si mescolerebbe più spesso. Alla fine queste sottospecie si fonderebbero in un unico gruppo. “Le differenze nella migrazione potrebbero aiutare questi ragazzi a mantenere le differenze”, conclude Delmore.

Pericoli dei predatori

A volte, gli ibridi hanno una forma diversa dai loro genitori. E questo può influenzare il modo in cui evitano i predatori.

Anders Nilsson si è recentemente imbattuto in questa scoperta. È un biologo dell’Università di Lund in Svezia. Nel 2005, il suo team stava studiando due specie di pesci chiamati abramide comune e scarafaggio (da non confondere con l’insetto). Entrambi i pesci vivono in un lago in Danimarca e migrano nei ruscelli durante l’inverno.

Per studiare il loro comportamento, Nilsson e i suoi colleghi hanno impiantato piccole etichette elettroniche nei pesci. Questi tag hanno permesso agli scienziati di seguire i movimenti dei pesci. Il team ha usato un dispositivo che trasmetteva un segnale radio. I tag che ricevevano il segnale ne inviavano uno proprio che il team poteva rilevare.

All’inizio, il team di Nilsson era interessato solo alle lasche e ai saraghi. Ma i ricercatori hanno notato altri pesci che sembravano una via di mezzo. La differenza principale era la forma del loro corpo. Vista di lato, l’orata appare a forma di diamante con un centro più alto rispetto alle estremità. Lo scorfano è più snello. È più vicino a un ovale sottile. La forma del terzo pesce era da qualche parte tra questi due.

“Ad un occhio inesperto, sembrano solo pesci”, ammette Nilsson. “Ma per un esperto di pesci, sono enormemente diversi.”

Poach e bream devono essersi accoppiati per produrre questi pesci di mezzo, hanno pensato gli scienziati. Questo renderebbe quei pesci degli ibridi. E così il team ha iniziato a etichettare anche quei pesci.

Nella stessa zona dei pesci vivono uccelli che si nutrono di pesce, chiamati grandi cormorani. Altri scienziati stavano studiando la predazione dei cormorani su trote e salmoni. La squadra di Nilsson si è chiesta se gli uccelli mangiassero anche le lasche, le orate e gli ibridi.

I cormorani ingoiano i pesci interi. In seguito, sputano le parti indesiderate – compresi i tag elettronici. Alcuni anni dopo che i ricercatori avevano etichettato i pesci, hanno visitato i siti di nidificazione e di postazione dei cormorani. Le case degli uccelli erano piuttosto disgustose. “Vomitano e defecano dappertutto”, dice Nilsson. “Non è bello.”

Ma la ricerca dei ricercatori è valsa la pena. Hanno trovato un sacco di etichette di pesce nel casino degli uccelli. E gli ibridi sembravano avere la peggio. Per i loro sforzi, il team ha trovato il 9 per cento dei tag dell’orata e il 14 per cento dei tag delle lasche. Ma il 41 per cento dei tag degli ibridi si è rivelato anche nei nidi.

Nilsson non è sicuro del perché gli ibridi hanno più probabilità di essere mangiati. Ma forse la loro forma li rende bersagli più facili. La sua forma a diamante rende l’orata difficile da inghiottire. Il corpo affusolato dello scarafaggio lo aiuta a nuotare rapidamente lontano dal pericolo. Dato che l’ibrido è una via di mezzo, potrebbe non avere nessuno dei due vantaggi.

O forse gli ibridi semplicemente non sono molto intelligenti. “Potrebbero essere stupidi e non reagire alla minaccia del predatore”, dice Nilsson.

Abbinamento pignolo

Solo perché gli scienziati trovano degli ibridi non significa che le due specie si riprodurranno sempre tra loro. Alcuni animali sono schizzinosi riguardo ai compagni che accetteranno da un’altra specie.

Marjorie Matocq ha studiato questa questione nei roditori chiamati woodrats. Matocq è una biologa dell’Università del Nevada, Reno. Ha iniziato a studiare i topi selvatici della California negli anni ’90. Matocq ha trovato queste creature interessanti perché erano molto comuni, ma gli scienziati sapevano così poco su di loro.

In uno studio recente, il suo team si è concentrato su due specie: il topo del deserto e il topo di Bryant. Entrambi vivono negli Stati Uniti occidentali. Ma i topi del deserto sono più piccoli e abitano aree asciutte. I più grandi topi di Bryant vivono in aree arbustive e boschive.

In un sito in California, le due specie si sono sovrapposte. Gli animali qui si accoppiavano e producevano ibridi, ma Matocq non sapeva quanto questo fosse comune. “Per scoprirlo, i ricercatori hanno portato dei topi nel loro laboratorio. Hanno preparato dei tubi a forma di T. In ogni esperimento, gli scienziati hanno messo una femmina di topo del deserto o di Bryant sul fondo della T. Poi hanno messo un maschio di topo del deserto e un maschio di Bryant alle estremità opposte della parte superiore della T. I maschi erano legati con delle imbracature. La femmina poteva quindi visitare uno dei due maschi e decidere se accoppiarsi.

Le femmine dei topi del deserto si sono quasi sempre accoppiate con la loro stessa specie, hanno scoperto gli scienziati. Queste femmine potrebbero aver evitato i topi di Bryant perché i maschi erano più grandi e più aggressivi. Infatti, i maschi spesso mordevano e graffiavano le femmine.

Ma alle femmine di Bryant non dispiaceva accoppiarsi con i maschi del deserto. Questi maschi erano più piccoli e più docili. “Non c’era tanto pericolo”, osserva Matocq.

I ricercatori sospettano che molti ibridi selvatici abbiano un padre topo del deserto e una madre topo di Bryant. Questo potrebbe essere importante perché i mammiferi, come i topi, ereditano i batteri dalle loro madri. Questi batteri rimangono nell’intestino dell’animale e sono chiamati il loro microbioma (My-kroh-BY-ohm).

Il microbioma di un animale può influenzare la sua capacità di digerire il cibo. I topi del deserto e quelli di Bryant probabilmente mangiano piante diverse. Alcune delle piante sono tossiche. Ogni specie può aver evoluto modi per digerire in modo sicuro ciò che ha scelto di mangiare. E i loro microbiomi possono essersi evoluti per giocare un ruolo anche in questo.

Se è vero, gli ibridi possono aver ereditato i batteri che li aiutano a digerire le piante che i topi di Bryant tipicamente consumano. Ciò significa che questi animali potrebbero essere più adatti a cenare con ciò che mangia un topo di Bryant. Il team di Matocq sta ora alimentando diverse piante alle specie madri e ai loro ibridi. I ricercatori monitoreranno se gli animali si ammalano. Alcuni ibridi potrebbero andare meglio o peggio a seconda del loro mix di DNA e batteri intestinali.

La cosa eccitante degli ibridi è che si può pensare a ciascuno di essi “come a un piccolo esperimento”, dice Matocq. “Alcuni funzionano, altri no.”