La Vascolarizzazione e l’Innervazione Cefalica del Fenicottero Rosa

Il problema: comportamento appreso ed eredità

La selezione naturale descritta da Charles Darwin agisce sulle variazioni ereditarie: i caratteri che aumentano le probabilità di sopravvivenza e riproduzione tendono a diffondersi nelle generazioni successive. Restava però aperto un interrogativo: che ruolo hanno i comportamenti e le abilità che un individuo acquisisce durante la propria esistenza? Un animale che impara a evitare un predatore o a sfruttare una nuova fonte di cibo possiede un vantaggio reale, ma quel vantaggio, appreso, non viene trasmesso direttamente alla prole sotto forma di carattere ereditario.

Nel 1896, lavorando entro la cornice della selezione darwiniana, James Mark Baldwin trovò un modo per spiegare come tratti appresi durante la vita di un organismo potessero comunque avere un peso nell’evoluzione. La sua intuizione fu netta: se i caratteri acquisiti non possono essere ereditari, può esserlo invece la tendenza ad acquisire certe caratteristiche.

L’intuizione di Baldwin: ereditare la tendenza, non il carattere

Il punto cruciale è questo spostamento dell’oggetto dell’eredità. Non si trasmette il comportamento già appreso, ma la predisposizione ad apprenderlo con facilità. Baldwin propose un esempio illuminante: ciò che si eredita non è la paura di uno stimolo specifico, ma la tendenza ad acquisire più facilmente certe paure piuttosto che altre. La tendenza ad acquisire la paura dei serpenti, per intenderci, ma non la paura dei fiori.

In altre parole, l’ambiente seleziona gli individui che imparano meglio e più in fretta i comportamenti utili. Se in una popolazione la capacità di apprendere un certo comportamento è soggetta a variazione, e se quel comportamento conferisce un vantaggio, allora la selezione favorirà gli individui geneticamente più predisposti ad apprenderlo. Col tempo, la popolazione si arricchisce di individui che acquisiscono quel comportamento con maggiore rapidità e affidabilità. L’apprendimento, in questo modo, fa da guida alla selezione genetica senza violare il principio per cui i caratteri acquisiti non si ereditano.

Da Baldwin a Waddington: il consolidamento del concetto

L’idea rimase a lungo ai margini del dibattito evoluzionistico, ma non scomparve. L’effetto Baldwin fu ripreso e citato esplicitamente nelle Gifford Lectures da Conrad Waddington nel 1971. Waddington, biologo dello sviluppo, aveva dedicato gran parte della propria ricerca al rapporto tra ambiente, sviluppo e genoma, introducendo concetti che dialogano da vicino con l’intuizione di Baldwin. Il suo richiamo contribuì a riportare l’attenzione su un meccanismo che, in fondo, riconcilia due dimensioni spesso contrapposte: la flessibilità dell’individuo e la stabilità dell’eredità.

Che cos’è la plasticità fenotipica

Al cuore dell’effetto Baldwin sta la nozione di plasticità fenotipica. Per fenotipo si intende l’insieme dei tratti osservabili di un organismo: la sua forma, la sua fisiologia, il suo comportamento. La plasticità fenotipica è la capacità di uno stesso patrimonio genetico di esprimersi in fenotipi diversi a seconda delle condizioni ambientali. È ciò che permette a un organismo di essere flessibile, di adattare il proprio comportamento ai cambiamenti dell’ambiente invece di restare rigidamente vincolato a un’unica risposta.

Questa flessibilità ha un valore evolutivo enorme. In ambienti variabili o imprevedibili, un organismo capace di modulare le proprie risposte ha maggiori probabilità di sopravvivere rispetto a uno che dispone di un solo programma comportamentale fisso. L’effetto Baldwin spiega proprio come questa capacità di rispondere in modo flessibile possa essere essa stessa oggetto di selezione e quindi evolvere.

Si selezionano i geni della plasticità

Una formulazione particolarmente chiara di questo principio viene dai neurobiologi evoluzionisti Leah Krubitzer e Jon Kaas, studiosi dell’organizzazione e dell’evoluzione della corteccia cerebrale. Secondo i due ricercatori, “nonostante il fenotipo generato sia contesto-dipendente, la capacità di rispondere al contesto ha una base genetica. Quindi, l’effetto Baldwin è la capacità evolutasi in una certa direzione, in base alla quale è possibile rispondere in modo ottimale ad un ambiente particolare. Ad evolvere, sono i geni della plasticità, piuttosto che i geni di una caratteristica fenotipica particolare, nonostante la selezione agisca sul fenotipo”.

È una sintesi preziosa. La selezione naturale, infatti, agisce sempre sul fenotipo, cioè su ciò che l’organismo concretamente fa ed è. Ma ciò che si trasmette e si consolida nel patrimonio genetico, nel quadro dell’effetto Baldwin, non è lo specifico tratto manifestato in una data circostanza: è la capacità stessa di generare il tratto adeguato al contesto. Evolve la plasticità, non la singola risposta.

Plasticità fenotipica ed evoluzione del cervello

Questa prospettiva ha conseguenze profonde quando la si applica al sistema nervoso. Il cervello è forse l’organo plastico per eccellenza: la sua organizzazione si definisce nel corso dello sviluppo in stretta interazione con l’esperienza e con l’ambiente. Studiosi come Krubitzer e Kaas hanno mostrato come la corteccia cerebrale dei mammiferi sia al tempo stesso vincolata da un piano genetico generale e profondamente modellabile dall’input sensoriale e dal contesto.

Letta attraverso la lente dell’effetto Baldwin, l’evoluzione del cervello appare allora come l’evoluzione di una straordinaria macchina della plasticità: ciò che la selezione ha favorito non è un repertorio fisso di comportamenti, ma la capacità di apprenderli, di rimodellare le proprie connessioni e di rispondere in modo flessibile a un mondo che cambia. La predisposizione biologica e l’esperienza individuale, in questa visione, non sono forze contrapposte ma le due facce di uno stesso processo adattativo.

Il fenicottero come esempio-cornice

Queste riflessioni nascono nel contesto di uno studio di anatomia comparata dedicato al fenicottero rosa. L’animale funge da esempio concreto entro cui inquadrare il discorso più generale: ogni specie, con il proprio corredo anatomico e comportamentale, è il risultato di un lungo gioco tra vincoli genetici e capacità di adattarsi all’ambiente. Il fenicottero, come ogni organismo, incarna quell’equilibrio tra ciò che è iscritto nei geni e ciò che la vita modella nel contesto, ricordandoci che la flessibilità non è il contrario dell’eredità, ma una sua forma più sofisticata.

Domande frequenti

Che cos’è l’effetto Baldwin?

È un meccanismo proposto da James Mark Baldwin nel 1896 secondo cui, pur non potendosi ereditare i caratteri acquisiti, può essere ereditata la tendenza ad acquisire certe caratteristiche. L’apprendimento di comportamenti vantaggiosi guida così la selezione naturale verso gli individui geneticamente più predisposti ad apprenderli.

Che cos’è la plasticità fenotipica?

È la capacità di uno stesso patrimonio genetico di esprimersi in tratti osservabili (fenotipi) diversi a seconda dell’ambiente. Permette a un organismo di adattare in modo flessibile il proprio comportamento ai cambiamenti delle condizioni esterne, anzichè rispondere sempre in un unico modo rigido.

Perché l’effetto Baldwin è importante per lo studio del cervello?

Perché suggerisce che ciò che evolve non sono i singoli comportamenti, ma la capacità di apprenderli e di rimodellare le connessioni neurali. Come osservano Krubitzer e Kaas, evolvono i geni della plasticità: il cervello diventa così una macchina capace di rispondere in modo ottimale a ogni particolare ambiente.