Una schermata rappresentativa di One Zoom, il programma abbinato a Open Tree of Life per la visualizzazione delle ricerche (Immagine: Screenshot dalla homepage di OneZoom).
Mettere in ordine
Quante siano le specie presenti sulla Terra nessuno lo sa di preciso: ne sono state identificate oltre 2 milioni, ma tra gli scienziati c’è chi pensa che – tra quelle attualmente presenti e quelle estinte –possano essere decine di milioni le specie che, nel corso degli ultimi 3,5 miliardi di anni, si siano originate dall’antenato progenitore di tutte le specie (il cosiddetto LUCA). Per mettere un po' di ordine in questo immenso calderone, i biologi seguono le orme di Carl Linnaeus, che nel Settecento ideò il primo sistema di classificazione della vita. Ogni specie viene definita in modo univoco da un doppio nome: per esempio, io sono un membro degli Homo sapiens, mentre la pianta di ciliegio che cresce in giardino è un Prunus avium. Questa doppia dicitura (chiamata nomenclatura binomiale) racchiude sia l'epiteto della specie (sapiens) sia il genere (Homo); da qui prende avvio un sistema gerarchico sempre più complesso che dai generi passa alle famiglie e da queste a ordini, classi, phyla e regni. Fino all'ultimo gradino, dove tre domini (batteri, archea ed eucarioti) si dividono la sovranità su tutti gli esseri viventi.
Dalla nomenclatura alla filogenesi
Il sistema di classificazione e nomenclatura ideato da Linnaeus è per molti versi valido ancora oggi. Quello che è cambiato è l’assunto su cui si basa: se lo scienziato svedese era infatti convinto che le specie fossero fisse e immutabili, grazie a Charles Darwin oggi sappiamo che questo non è vero: le specie mutano di continuo, dando talvolta origine a nuove specie. Da qui la necessità di adottare un sistema di classificazione che permetta non solo di catalogare gli organismi, ma anche di indicare come essi siano correlati dal punto di vista evolutivo. Nasce così l'idea di un albero filogenetico della vita, una sorta di pedigree della storia evolutiva di cui Darwin disegnò un primo abbozzo sul suo taccuino proprio durante il viaggio sul brigantino HMS Beagle.
Lo schema di Darwin racchiude già le due variabili che fanno da perno a tutti gli alberi filogenetici: i nodi sono gli organismi, mentre la lunghezza dei rami misura la distanza evolutiva e temporale che li separa (Immagine: Wikimedia Commons).
Disegnare alberi filogenetici sempre più accurati
Per decenni gli alberi filogenetici si sono basati sul confronto tra strutture corporee: un’accurata analisi morfologica può indicare quanto due organismi siano vicini dal punto di vista evolutivo. Ma questo sistema non è infallibile e può portare a classificazioni errate (per esempio, quando strutture analoghe sono scambiate per omologhe). La vera svolta è arrivata, alla fine del ventesimo secolo, quando gli studi di filogenesi hanno iniziato a prendere in prestito le tecniche di biologia molecolare. Da allora centinaia di alberi filogenetici sono stati disegnati (o, in alcuni casi, ridisegnati) confrontando non le caratteristiche morfologiche di due specie, ma il loro DNA: più alta è l'omologia tra le sequenze di nucleotidi, più le due specie sono evolutivamente vicine.
Open Tree of Life, tutta la vita in un solo sguardo
Il nuovo approccio biomolecolare ha portato a una proliferazione di alberi filogenetici, sempre più dettagliati. A questo punto il problema è stato capire come riunire questi alberi e ristabilire le relazioni tra viventi in un flusso di informazione unico, che permetta di capire quali strade, diramazioni e vicoli ciechi la vita abbia preso da LUCA in poi.
Da qui l'idea di digitalizzare gli alberi filogenetici pubblicati fino ad oggi. Nasce così Open Tree of Life, un progetto che ha coinvolto per più di 3 anni circa 35 ricercatori sparsi in tutto il mondo. Un lavoro necessario e non più rimandabile: dei 7500 alberi pubblicati tra il 2000 e il 2012 solo il 15% circa era stato reso disponibile in forma digitale. Partendo da circa 500 alberi più piccoli, gli scienziati hanno ricostruito un unico albero, ora liberamente consultabile online. La ricostruzione delle correlazioni tra i diversi alberi ha anche permesso di risolvere alcuni annosi problemi di nomenclatura, come i casi di specie indicate - a seconda delle fonti - con nomi diversi.
Open Tree of Life permette anche di consultare gli studi originali utilizzati per costruire il super-albero che, ad oggi, annovera 2,3 milioni di specie. Inoltre, molte specie sono linkate alla corrispondente pagina sul sito della Global Biodiversity Information Facility (GBIF), dove una scheda raccoglie una serie di informazioni aggiuntive, come per esempio la distribuzione geografica nel mondo. Si tratta di un vero e proprio esperimento di filogenesi 2.0, con il sito aperto ai suggerimenti degli utenti e con la possibilità di continui aggiornamenti.
In questo video, una breve guida alla navigazione di Open Tree of Life e delle risorse a esso abbinate:
