RICERCA ITALIANA     

Adattamenti ad ambienti a variabilità stocastica: plasticità fenotipica e strategie vitali basate sulla ripartizione del rischio.

Università degli Studi di Parma

Abstract

Il nostro obiettivo è ottenere evidenza sperimentale che in taxa che vivono in ambienti caratterizzati da stocasticità ambientale sono evolute strategie per il mantenimento nel tempo di elevati valori di fitness, attraverso la diversificazione del rischio di fallimenti del ciclo vitale. Focalizzeremo la ricerca su una di queste strategie di diversificazione del rischio (Diversified Bet Hedging, DBH). Evidenza di questa strategia, basata su considerazioni teoriche, si ha se, in organismi geneticamente identici, si osserva variabilità entro generazione in un tratto rilevante della strategia vitale in risposta a condizioni costanti (per variabili ambientali appropriate per le diverse specie) percepite dagli organismi come segnali del sopravvenire di variabilità ambientale stocastica. Un tale tratto, per esempio, potrebbe essere la produzione di uova con diverso tempo di sviluppo (all’estremo: uova durature e non durature) entro la generazione costituita dalle uova prodotte da una unica femmina. Questo causerà una riduzione della dimensione della popolazione a breve termine ma anche uno smorzamento delle oscillazioni della dimensione della popolazione sul lungo periodo (varianza minore). Poiché la fitness a lungo termine è data dalla media geometrica dei valori di più generazioni successive e la media geometrica aumenta al decrescere della varianza, la ripartizione del rischio produce un aumento della fitness a lungo termine.
Le attività di ricerca delle due unità del >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Paolo Menozzi Università degli Studi di PARMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il nostro principale obiettivo è ottenere evidenza sperimentale che in taxa che vivono in ambienti caratterizzati da stocasticità ambientale sono evolute strategie per il mantenimento nel tempo di elevati valori di fitness, attraverso la diversificazione del rischio di fallimenti del ciclo vitale. Focalizzeremo la ricerca su una strategia di diversificazione del rischio (diversified bet hedging) che nel lungo periodo aumenta la fitness media. Evidenza di questa strategia, basata su considerazioni teoriche, si ha se, in organismi geneticamente identici, si osserva variabilità entro generazione in un tratto rilevante della strategia vitale in risposta a condizioni costanti (per variabili ambientali appropriate per le diverse specie) percepite dagli organismi come segnali del sopravvenire di variabilità ambientale stocastica. Un tale tratto, per esempio, potrebbe essere la produzione di uova con diverso tempo di sviluppo (all’estremo: uova durature e non durature) entro la generazione costituita dalle uova prodotte da una unica femmina. Questo causerà una riduzione della dimensione della popolazione a breve termine ma anche uno smorzamento delle oscillazioni della dimensione della popolazione sul lungo periodo (varianza minore). Poiché la fitness a lungo termine è data dalla media geometrica dei valori di più generazioni successive e la media geometrica aumenta al decrescere della varianza, la ripartizione del rischio produce un aumento della fitness a lungo termine.
>>>

Risultati parziali attesi

I risultati attesi sono quelli previsti su base teorica.
Il nostro principale obiettivo è ottenere evidenza sperimentale che in taxa che vivono in ambienti caratterizzati da stocasticità ambientale sono evolute strategie per il mantenimento nel tempo di elevati valori di fitness, attraverso la diversificazione del rischio di fallimenti del ciclo vitale. Focalizzeremo la ricerca su una strategia di diversificazione del rischio (diversified bet hedging) che nel lungo periodo aumenta la fitness media. Evidenza di questa strategia, basata su considerazioni teoriche, si ha se, in organismi geneticamente identici, si osserva variabilità entro generazione in un tratto rilevante della strategia vitale in risposta a condizioni costanti (per variabili ambientali appropriate per le diverse specie) percepite dagli organismi come segnali del sopravvenire di variabilità ambientale stocastica. Un tale tratto, per esempio, potrebbe essere la produzione di uova con diverso tempo di sviluppo (all’estremo: uova durature e non durature) entro la generazione costituita dalle uova prodotte da una unica femmina. Questo causerà una riduzione della dimensione della popolazione a breve termine ma anche uno smorzamento delle oscillazioni della dimensione della popolazione sul lungo periodo (varianza minore). Poiché la fitness a lungo termine è data dalla media geometrica dei valori di più generazioni successive e la media geometrica aumenta al decrescere della varianza, la ripartizione del >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Gli organismi viventi hanno evoluto una varietà di strategie per fronteggiare la variabilità delle condizioni ambientali. Per esempio, per mettersi al riparo dalle conseguenze di condizioni ambientali ostili gli organismi possono disperdersi nello spazio (migrazione) o nel tempo (forme di dormienza). In aree o ambienti caratterizzati da condizioni non stagionalmente prevedibili o che variano in modo stocastico, una pura strategia di “evitamento” sarebbe equivalente ad una estinzione locale. Per superare questa limitazione e conservare le funzioni vitali, gli organismi devono quindi poter ripartire il rischio ambientale connesso alla riproduzione in ambienti che possono diventare ostili.
Una formulazione quantitativa e probabilistica del problema relativo alla decisione da prendere di fronte all’incertezza, è stata tracciata, nella prima metà del XVIII secolo, dal matematico svizzero Daniel Bernoulli. Questa formulazione conteneva i principi dell’evoluzione come risposta al rischio connesso con l’evento riproduttivo. “Bernoulli ha dimostrato come il rischio sia ben misurato dalla media geometrica e si possa minimizzarlo ripartendolo in una serie di eventi indipendenti (bet-hedging)” (Stearns 2000). Usando la metafora delle uova nel cestino (do not put all your eggs in one basket) equivale a dire che se devo trasportare delle uova “non riponendo tutte le uova nello stesso cestino” ripartisco il rischio di romperle tutte se l’unico cestino usato per il trasporto mi >>>