La farfalla monarca: una migrazione che nessun individuo completa

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Introduzione: il viaggio che nessuno ha mai fatto due volte

In una mattina di settembre, in un campo dell’Ontario, una farfalla monarca appena sfarfallata apre le ali per la prima volta. Pesa mezzo grammo, e il suo cervello ha un volume inferiore al millimetro cubo. Non ha genitori da imitare: sua madre è morta settimane prima, a centinaia di chilometri. E non ha compagni esperti da seguire, perché nessuna monarca viva ha mai compiuto il viaggio che sta per iniziare. Nel giro di poche settimane volerà per migliaia di chilometri verso sud-ovest e si fermerà su un versante montuoso del Messico centrale, in una macchia di abeti di pochi ettari, sugli stessi alberi su cui svernavano i suoi bisnonni. Poi resterà lì, immobile e casta, per quattro o cinque mesi; in primavera invertirà la rotta, risalirà verso nord, si riprodurrà per la prima volta e morirà.

Nel modulo 1 abbiamo definito l’istinto complesso: un comportamento che non si impara, che deve funzionare al primo tentativo e che richiede la coesistenza di sensori, elaborazione, attuatori e programma per dare un vantaggio. La migrazione della monarca è il caso di laboratorio di quella definizione, ed è insieme il fenomeno più vistoso e uno dei meglio studiati: sappiamo molto sul come e quasi nulla sul da dove viene.

1. I fatti: rotta, numeri, bersaglio

La farfalla monarca (Danaus plexippus) esiste in molte popolazioni sparse fra le Americhe, il Pacifico e l’Atlantico, ma solo alcune migrano, e quella del Nord America orientale compie il viaggio straordinario. Ogni anno tra i cento e i duecento milioni di monarca si spostano fra Stati Uniti e Canada da un lato e Messico dall’altro, percorrendo dai duemila ai tremila miglia: grosso modo fra 3.200 e 4.800 chilometri. Durante la stagione riproduttiva dipendono interamente dalle asclepiadi (Asclepias spp., volgarmente “erba del latte”), unico alimento delle larve, la cui distribuzione vincola la geografia dell’intera migrazione.

Il dettaglio interessante non è la distanza, ma il rapporto fra area di partenza e area di arrivo. D’estate la popolazione occupa in Nord America circa 400.000 miglia quadrate, un milione di chilometri quadrati; d’inverno, in Messico, meno di mezzo miglio quadrato, poco più di un chilometro quadrato. Il sistema di navigazione deve comprimere una sorgente continentale in un bersaglio puntiforme, con individui che partono da posizioni diversissime.

Il bersaglio è ulteriormente specifico: una dozzina di boschi di abete oyamel (Abies religiosa) sulle montagne del Michoacán e dello Stato del Messico, fra i 2.900 e i 3.300 metri di quota. Quel bosco è un termostato — la chioma mantiene temperature abbastanza fredde da tenere le farfalle in torpore, abbastanza miti da evitare il congelamento, abbastanza umide da impedire la disidratazione. La destinazione non è “il Messico”: è un microclima. Per centrarlo partendo da un fronte continentale serve un metodo di orientamento molto preciso, oppure un metodo approssimativo più qualcosa che lo corregga.

2. Chi parte non arriva, chi arriva non è mai stato lì

Il ciclo annuale non è compiuto da un individuo, ma da una staffetta. In primavera le farfalle che hanno svernato in Messico risalgono verso il Texas, si riproducono sulle prime asclepiadi e muoiono; i loro figli continuano a nord, si riproducono e muoiono. Servono fino a tre generazioni successive per riportare la popolazione al Canada, e ciascuna vive fra le due e le sei settimane: il ciclo annuale completo copre tre, quattro o cinque generazioni. Poi, a fine estate, nasce una generazione diversa, che non si riproduce, non muore in poche settimane e vola verso sud-ovest fino al Messico: è l’unica che compie una tratta lunga e direzionata, ed è la pronipote o la trisnipote delle farfalle partite l’anno prima da quegli stessi alberi.

La farfalla che arriva ai siti di svernamento non c’è mai stata; l’ultimo individuo della sua linea che vi è stato è morto diverse generazioni prima, senza alcun contatto con lei. Non c’è insegnamento, non c’è imitazione, non c’è tradizione culturale, e non c’è nemmeno la possibilità di seguire un conspecifico esperto, perché nel gruppo che parte non ce n’è nessuno. Gru e oche trasmettono la rotta culturalmente, con i giovani che volano insieme agli adulti; nelle monarca quel canale non esiste. Come osserva Eric Cassell, ingegnere di sistemi di navigazione aeronautica e autore di Animal Algorithms, il fatto che il viaggio richieda più generazioni «significa che le informazioni di navigazione sono programmate geneticamente»: formulazione forse troppo rapida, perché parte del controllo sembra epigenetica, ma la sostanza regge.

3. La generazione Matusalemme e la diapausa riproduttiva

La generazione che migra non è una monarca che si comporta diversamente: è una monarca fisiologicamente diversa, prodotta dallo stesso genoma con un programma di sviluppo alternativo. Gli individui che sfarfallano fra fine agosto e inizio ottobre entrano in diapausa riproduttiva, uno stato di arresto dello sviluppo delle gonadi: le femmine non maturano le uova, i maschi non sono sessualmente attivi. La diapausa è mediata dalla riduzione dell’ormone giovanile prodotto dai corpora allata, le ghiandole endocrine che negli insetti regolano maturazione e riproduzione. Meno ormone giovanile significa niente riproduzione, ma anche — ed è la parte contro-intuitiva — invecchiamento rallentato: è la generazione che gli entomologi chiamano informalmente “Matusalemme”, farfalle che vivono da sei a nove mesi invece di due-sei settimane. Un ordine di grandezza in più di vita, senza alcun cambiamento genetico, commutando un interruttore fisiologico.

L’interruttore non è isolato: il passaggio allo stato migratorio comporta insieme arresto della maturazione riproduttiva, accumulo di riserve lipidiche, ricerca intensiva di nettare, tolleranza al freddo, volo direzionato verso sud-ovest e comportamento di aggregazione, assente nelle generazioni estive. Ad azionarlo sono tre segnali ambientali che agiscono sulle larve e sulle giovani farfalle: riduzione del fotoperiodo, abbassamento della temperatura notturna e deterioramento delle asclepiadi. Nessuno dei tre da solo è decisivo.

Si esce dalla diapausa con un secondo segnale, altrettanto specifico: l’esposizione prolungata al freddo dei siti di svernamento. Patrick Guerra e Steven Reppert hanno dimostrato nel 2013 che il freddo non solo riattiva la riproduzione, ma inverte il segno della bussola: monarca catturate durante il volo verso sud e sottoposte in laboratorio a un freddo simile a quello messicano cominciano a orientarsi verso nord, mentre quelle tenute al caldo continuano a puntare a sud. Nessuno dei due stati è utile senza l’altro, e nessuna transizione è utile se il segnale che la innesca non è quello giusto: una farfalla che entrasse in diapausa in primavera perderebbe la stagione riproduttiva, una che ne uscisse a novembre morirebbe prima della risalita.

4. La bussola solare a compensazione temporale

Usare il sole come bussola sembra banale e non lo è: il sole si sposta, e un animale che mantenesse un angolo costante rispetto a esso descriverebbe una spirale, non una retta. James e Carol Gould riassumono il compito della monarca: deve «dirigersi a destra del sole alle 9 del mattino, verso il sole a mezzogiorno, ben a sinistra del sole alle 15 del pomeriggio, e così via, sempre verso sud». Il parametro rilevante non è l’altezza del sole ma il suo azimut, l’angolo fra il nord e la direzione del sole sul piano orizzontale. E l’azimut non si sposta a velocità costante — vicino ai tropici resta quasi fermo per ore al mattino, ruota di quasi 180 gradi attorno al mezzogiorno e poi si ferma di nuovo, mentre alle latitudini alte varia in modo assai più regolare. Ne segue che la compensazione temporale non può essere una costante cablata: deve essere una funzione dell’ora, della latitudine e del periodo dell’anno.

Che le monarca facciano davvero questa compensazione lo hanno dimostrato nel 1997 Sandra Perez, Orley Taylor e Rudolf Jander con l’esperimento dello spostamento d’orologio (clock shift). Si tengono le farfalle per alcuni giorni in una camera in cui il ciclo luce-buio è anticipato o ritardato di sei ore, così che l’orologio interno si risincronizzi, e poi si liberano all’aperto. Se l’animale usasse il sole come riferimento fisso volerebbe nella direzione giusta; se invece corregge l’angolo in funzione dell’ora interna deve sbagliare in modo prevedibile, di circa 90 gradi nel verso corrispondente allo sfasamento. È ciò che accade. Nel 2002 Henrik Mouritsen e Barrie Frost hanno reso la misura più fine con un simulatore di volo — la farfalla è fissata a un braccio verticale, vola sul posto e un sensore ne registra la direzione istante per istante — diventato poi lo strumento standard della disciplina.

Il calcolo avviene nel complesso centrale, la struttura al centro del cervello dell’insetto dove Stanley Heinze e Steven Reppert hanno registrato, nel 2011, neuroni che integrano azimut del sole e angolo della luce polarizzata del cielo.

5. Gli orologi nelle antenne

Fino al 2009 si dava per scontato che l’orologio circadiano usato per la compensazione fosse quello cerebrale. Christine Merlin, Robert Gegear e Steven Reppert hanno scoperto che l’ipotesi era sbagliata: l’orologio che governa la bussola solare sta nelle antenne.

Il disegno sperimentale è semplice e per questo convincente. Si rimuovono le antenne a farfalle in migrazione e le si mette nel simulatore di volo: continuano a volare normalmente, ma perdono l’orientamento direzionale coerente. Poi, invece di rimuoverle, le si vernicia — a un gruppo con smalto nero che blocca la luce, al controllo con smalto trasparente identico per peso e ingombro: le farfalle con le antenne trasparenti si orientano correttamente, quelle con le antenne nere no. Infine si verifica che nelle antenne nere l’oscillazione dei geni dell’orologio si desincronizza dal ciclo esterno, mentre l’orologio cerebrale continua a funzionare regolarmente.

La conclusione è difficile da eludere: l’orologio che fornisce il riferimento temporale alla bussola solare è un orologio periferico, alloggiato nelle antenne e sincronizzato dalla luce che le raggiunge. L’orologio cerebrale, che pure continua a girare, non basta. E poiché le antenne sono due, gli orologi sono due e indipendenti.

6. La bussola magnetica di riserva

Una bussola solare richiede il sole, ma le monarca attraversano fronti nuvolosi e giornate interamente coperte continuando a tenere la rotta. La spiegazione, come nota Cassell, è che dispongono di una bussola magnetica di riserva, con cui rilevano l’angolo di inclinazione del campo terrestre. Patrick Guerra, Robert Gegear e Steven Reppert l’hanno caratterizzata nel 2014 usando il simulatore di volo dentro un sistema di bobine che permette di manipolare il campo.

È una bussola di inclinazione: non misura la polarità del campo, cioè dove sia il nord magnetico, ma l’angolo che le linee di campo formano con la superficie terrestre — quasi verticale ai poli, quasi orizzontale all’equatore. Dice quindi all’animale se sta andando verso il polo o verso l’equatore, e invertendo l’inclinazione in laboratorio le farfalle invertono la rotta.

È inoltre dipendente dalla luce: funziona solo nella banda ultravioletta-blu, fra i 380 e i 420 nanometri circa, e filtrando quella banda si spegne anche a campo intatto. Il recettore è probabilmente un criptocromo, la proteina fotorecettrice che rileverebbe il campo tramite una coppia di radicali sensibile al magnetismo; le monarca hanno nei tessuti anche magnetite (Fe₃O₄), l’altro candidato classico. Quella banda di luce attraversa le nuvole: il sistema di riserva è proprio quello che funziona quando il primario fallisce.

Un animale con due bussole di proprietà diverse non ha soltanto due sensori: ha bisogno di una regola che stabilisca quale usare, quando passare dall’uno all’altro e come ricalibrare quello di riserva sul primario. In ingegneria si chiama fusione sensoriale, ed è la parte del progetto in cui si spendono più risorse: non nei sensori, ma nella logica di arbitraggio. Nelle monarca non sappiamo quasi nulla di come sia implementata.

7. Il problema aperto: chi specifica la destinazione?

Un sistema di navigazione ha due parti distinte: il meccanismo — sensori, orologio, integrazione, controllo del volo — e la specifica dell’obiettivo, cioè dove si deve andare. Sono cose diverse quanto il navigatore satellitare e l’indirizzo che ci si digita dentro, e tutta la ricerca descritta finora riguarda la prima. Come scrive Cassell, il modello del complesso centrale «può spiegare il funzionamento del sistema», ma «non spiega da dove provengano le informazioni che determinano il percorso seguito dai monarchi, né il controllo generale e il processo decisionale».

Il vincolo è stringente, perché la destinazione non può venire da nessuna delle sorgenti abituali. Non è appresa, la farfalla non c’è mai stata; non è trasmessa culturalmente, nessuno può insegnargliela; non è ricavabile da segnali locali, perché a mille chilometri di distanza nulla indica dove sia un bosco di oyamel; e non può essere una ricerca casuale con arresto sul posto giusto, perché il bersaglio è troppo piccolo e i tempi troppo brevi.

La risposta migliore che la letteratura ha prodotto

Esiste però una risposta seria, e va presentata nella forma più forte perché è il principale ostacolo all’argomento che stiamo costruendo. Nel 2013 Henrik Mouritsen, Rachael Derbyshire e colleghi hanno combinato un esperimento di spostamento con la rianalisi di oltre cinquant’anni di dati di marcatura e ricattura: hanno trasportato monarca in migrazione per circa 2.500 chilometri verso ovest, fino a Calgary, e le hanno testate nel simulatore di volo. Se possedessero una vera mappa avrebbero dovuto correggere verso sud-est; invece hanno mantenuto la rotta sud-ovest, la stessa di prima dello spostamento. La conclusione è nel titolo dell’articolo: le monarca non sono veri navigatori. Usano una bussola, non una mappa.

E allora come arrivano? Per tre fattori combinati: una direzione bussolare ereditata, all’incirca sud-sud-ovest; la geografia, perché le due Sierre Madri convergono verso sud e incanalano in una zona ristretta una popolazione partita da un fronte largo; e indizi locali di arresto — quota, temperatura, umidità, forse il richiamo delle aggregazioni già formate. È una spiegazione economica e ha dalla sua un dato sperimentale diretto. Va riconosciuta come la migliore risposta disponibile, e chi discute questo caso senza citarla non sta discutendo onestamente.

Che cosa questa risposta non risolve

Detto questo, la risposta sposta il problema più di quanto lo elimini. Primo: un vettore ereditato è comunque informazione ereditata, e dire che la farfalla ha un vettore invece di una mappa significa dire che quel vettore, e non un altro fra i 360 possibili, è specificato nel programma di sviluppo — un errore di trenta gradi porta la popolazione nel Golfo del Messico o nel deserto di Sonora. Secondo: i vettori sono almeno due, sud-ovest in autunno e nord-est in primavera, con una regola condizionale che li alterna. Terzo: la popolazione occidentale sverna in California — stessa specie, stesso apparato sensoriale, destinazione diversa — dunque la rotta non è una costante di specie. Quarto: l’incanalamento geografico spiega il restringimento, non l’arresto su una dozzina di boschetti fra i molti simili.

Sappiamo insomma che tipo di sistema la monarca usi e come funzionino parecchi dei suoi componenti, non da dove venga il contenuto informativo che li parametrizza. Christine Merlin e Miriam Liedvogel: «l’architettura genetica e i meccanismi molecolari che sono alla base del fenotipo migratorio, compresa la direzione di orientamento e la tempistica della migrazione, rimangono poco conosciuti».

8. Il costo informazionale: l’inventario dei componenti

Contiamo ora che cosa deve esserci perché il sistema funzioni anche una sola volta. Il criterio è quello della complessità irriducibile: non “quali componenti rendono il sistema migliore”, ma “quali componenti, se assenti, azzerano il vantaggio”.

1. Un fotorecettore azimutale: occhi composti capaci di localizzare il sole e di leggere la polarizzazione del cielo quando il sole è coperto.
2. Un orologio circadiano antennale sincronizzabile dalla luce e capace di mantenere la fase per giorni.
3. Una via di trasmissione antenna-cervello per il segnale temporale.
4. Un integratore azimutale che combini posizione del sole e ora interna in un comando di rotta.
5. Un valore di rotta stagionale e la regola che lo inverte in primavera.
6. Un magnetorecettore sensibile all’inclinazione, funzionante nella banda UV-blu.
7. Una logica di arbitraggio fra le due bussole, con ricalibrazione della riserva sul primario.
8. L’interruttore della diapausa, con i rilevatori di fotoperiodo, temperatura e qualità della pianta ospite.
9. Il pacchetto fisiologico della diapausa: longevità estesa, accumulo lipidico, tolleranza al freddo.
10. Il criterio di arresto e l’aggregazione ai siti di svernamento.
11. Il programma di uscita: rilevamento del freddo prolungato, riattivazione riproduttiva, inversione della bussola.

La domanda darwiniana, posta correttamente, è: quale sottoinsieme proprio di questa lista conferisce un vantaggio selettivo? Alcune combinazioni sono neutre, altre attivamente dannose. Una farfalla con la fisiologia della diapausa ma senza volo direzionato accumula grasso, rinuncia a riprodursi e passa l’inverno dove è nata: perde una stagione riproduttiva senza guadagnare nulla. Una con il programma di volo ma senza diapausa muore per esaurimento con le gonadi mature. Una con tutto tranne l’inversione primaverile sverna correttamente, non torna, e la sua linea si estingue in Messico.

È il punto che Jerry Coyne, biologo evoluzionista dell’Università di Chicago e non certo un simpatizzante del disegno intelligente, concede in linea di principio: «la selezione naturale non può costruire alcuna caratteristica in cui i passaggi intermedi non conferiscano un vantaggio netto all’organismo». Comportamento e fisiologia devono essere istanziati insieme. Francisco Pulido, fra i principali studiosi della genetica della migrazione, descrive il tratto migratorio come caratterizzato da un «alto livello di integrazione fra i singoli tratti» e riconosce che «non è chiaro quali aspetti del tratto migratorio siano integrati e quali si siano potuti evolvere in modo indipendente».

L’inventario, va detto, è una ricostruzione funzionale e non una dimostrazione: sono concepibili versioni precoci più grossolane di alcuni componenti. L’argomento non è “è impossibile”, ma qualcosa di più modesto e più difendibile: nessuno ha proposto un percorso graduale in cui ciascun passo intermedio dia un vantaggio netto, e non per mancanza di tentativi.

9. Che cosa dice davvero la genetica della migrazione

Qui c’è ricerca evoluzionistica di ottimo livello, e riportarla male sarebbe disonesto oltre che controproducente. Nel 2011 Shuai Zhan, Christine Merlin, Jeffrey Boore e Steven Reppert hanno pubblicato il genoma della monarca — circa 273 milioni di basi e poco meno di diciassettemila geni codificanti — e nel 2014 lo stesso gruppo ha sequenziato oltre un centinaio di genomi di monarca migratorie e non migratorie da tutto il mondo. I risultati principali sono tre.

Primo: la migrazione è lo stato ancestrale. L’analisi filogenetica colloca alla radice la popolazione nordamericana migratoria e mostra che le popolazioni non migratorie derivano da essa, con almeno tre perdite indipendenti. Va detto chiaramente: non abbiamo popolazioni non migratorie che documentino l’acquisizione graduale del tratto; abbiamo popolazioni che lo hanno perduto.

Secondo: molti geni sono associati al fenotipo migratorio. Il confronto ha identificato oltre cinquecento loci differenziati — il numero che riporta Cassell, corretto ma da interpretare per quello che è. “Differenziato” significa che la frequenza allelica differisce in modo statisticamente significativo, non “causalmente responsabile del comportamento”: in una scansione su popolazioni con storie demografiche diverse parte dei segnali riflette deriva, colli di bottiglia e selezione su tratti non correlati.

Terzo, ed è il risultato più interessante: il segnale più forte non riguarda la navigazione. Il gene con l’effetto maggiore è col4a1, che codifica una catena del collagene di tipo IV associata alla muscolatura del volo. Le monarca migratorie hanno, contro-intuitivamente, un metabolismo di volo più basso — sono più efficienti, non più potenti — e ali anteriori più grandi. Il gene di maggior effetto riguarda dunque l’hardware del volo di lunga distanza, non l’algoritmo che decide dove andare.

Non possiamo invece concludere che sia stata identificata la base genetica della navigazione, e gli autori stessi non lo affermano: non sappiamo quali geni specifichino la rotta stagionale, come sia codificato l’algoritmo di compensazione temporale, come sia implementato l’arbitraggio fra le due bussole. E, come segnalano Merlin e Liedvogel, parte del controllo sembra epigenetica, il che significa che l’informazione rilevante non risiede tutta nella sequenza del DNA.

Sul declino, due righe. La popolazione svernante in Messico è diminuita in modo significativo negli ultimi decenni, e la causa principale indicata dalla ricerca è la riduzione delle asclepiadi lungo il corridoio migratorio. Poiché la superficie occupata dalle aggregazioni messicane è da decenni la misura standard della popolazione, un fenomeno che si contrae è anche un fenomeno che si studia peggio.

10. Obiezioni

«Gli studi genomici hanno già identificato le basi della migrazione»

È l’obiezione più forte, e si appoggia a lavori reali: il genoma è sequenziato dal 2011, e il confronto fra popolazioni ha prodotto oltre cinquecento loci differenziati più un gene candidato con effetto maggiore. Non siamo davanti a una scatola nera. Bisogna però distinguere fra correlazione statistica, base fisiologica e specifica informativa. Il risultato solido riguarda la seconda: col4a1 e l’efficienza della muscolatura alare. È l’equivalente di aver spiegato l’autonomia del serbatoio, non la destinazione né il pilota automatico. Gli altri cinquecento loci sono, allo stato, un elenco di associazioni: fra la frequenza differenziale di un allele e la dimostrazione che contribuisce causalmente a un comportamento c’è una distanza metodologica notevole, qui non colmata. Resta poi il problema categoriale: anche identificando tutti i geni coinvolti avremmo identificato il supporto dell’informazione, non la sua origine. Il punto vale anche in senso inverso, e va concesso: non conoscere l’origine non dimostra che non ce ne sia una naturale.

«Esistono popolazioni non migratorie, quindi il tratto è modificabile per gradi»

Vero il primo termine, non dimostrato il secondo. Esistono popolazioni non migratorie di monarca in Florida, ai Caraibi, in America centrale e meridionale, alle Hawaii, in Australia, nella penisola iberica; e il tratto è modificabile, perché nella capinera e in altri uccelli si è documentato il passaggio da popolazioni migratorie a stanziali, e viceversa, in poche generazioni.

Il problema è la direzione. L’analisi genomica del 2014 conclude che le popolazioni stanziali derivano da antenati migratori: sono perdite, non acquisizioni. Perdere un sistema è facile, perché basta rompere un anello della catena — e la catena qui ha almeno undici anelli, quindi undici bersagli; acquisirlo richiede che ci siano tutti. Cassell fa un’osservazione analoga sugli insetti e gli uccelli incapaci di volare che conservano le ali: sono casi di devoluzione, e non aiutano a spiegare l’origine di tratti nuovi. Il tema è discusso in questo articolo sulle mutazioni degradative.

C’è però una concessione da fare, e non è piccola: la rapidità con cui le popolazioni cambiano propensione migratoria dimostra che il sistema è regolabile, che esiste variazione ereditabile su cui la selezione può agire e che parametri come la soglia di innesco della diapausa non sono rigidi. Questo smentisce la versione ingenua dell’argomento del disegno, quella del sistema come blocco monolitico. La distinzione da tenere ferma è fra la regolazione dei parametri di un sistema esistente e l’origine del sistema.

«Altri insetti migrano, non è unico»

Corretto, e va detto senza reticenze. Nel solo Regno Unito si stima che migrino ogni anno circa 3,5 migliaia di miliardi di insetti — libellule, falene, afidi, sirfidi, locuste — con direzioni costanti, nord in primavera e sud in autunno, spesso in disaccordo con i venti prevalenti. Ma la constatazione taglia in entrambe le direzioni: se molti lignaggi indipendenti possiedono sistemi di orientamento con compensazione temporale, il problema dell’origine si pone molte volte, non una.

Nella sua versione più sofisticata l’obiezione dice altro: i componenti esistevano già nei parenti non migratori, e la migrazione ha riassemblato pezzi preesistenti. È il punto della cooptazione, ed è serio, perché molti insetti hanno orologi circadiani, criptocromi, complessi centrali e bussole solari. La replica è quella già data per le macchine molecolari nell’articolo sulla cooptazione e l’exaptation: la disponibilità dei pezzi non è l’assemblaggio. Un orologio circadiano generico non è un orologio antennale sincronizzato dalla luce e cablato sul complesso centrale; una bussola solare per il foraggiamento non è una bussola con rotta stagionale invertibile su scala continentale. Va comunque riconosciuto che l’obiezione riduce il costo informazionale rispetto a un calcolo che partisse da zero.

«Una rotta approssimativa è meglio di nessuna rotta»

È l’obiezione gradualista nella sua forma migliore, e si appoggia al dato sperimentale più solido. Se Mouritsen e colleghi hanno ragione — bussola e non mappa, con la geografia a fare il resto — non serve un sistema di precisione: basta una tendenza a volare verso sud-ovest, e la selezione può raffinarla per gradi, perché chi devia meno sverna meglio e lascia più discendenti. L’imbuto geografico è reale, e una rotta approssimativa con un imbuto produce davvero un arrivo concentrato. Va concesso.

Tre limiti, però. Primo: “approssimativa” non vuol dire “gratuita”. Anche una rotta di massima richiede una bussola con compensazione temporale, altrimenti l’animale gira in spirale invece di derivare verso sud; e quella bussola è già tutto il macchinario descritto sopra. Il gradiente selettivo verso una rotta più precisa può esistere solo dopo che l’apparato esiste. Secondo: il vantaggio non è graduale ma a soglia. Un volo verso sud che si fermi a metà strada non produce una frazione del beneficio, produce zero, perché la farfalla muore in un inverno che non tollera; sotto quella soglia si paga il costo senza incassare nulla. Terzo: il modello a vettore più imbuto non spiega l’arresto sui siti giusti né l’inversione primaverile.

Conclusione onesta: l’obiezione indebolisce l’argomento del disegno nella versione più ambiziosa, quella della monarca come navigatore di precisione con un indirizzo cablato; non lo tocca nella versione più difendibile, che riguarda l’origine coordinata di apparato bussolare, interruttore fisiologico e regole di commutazione.

Concetti chiave

1. Nella monarca il canale di trasmissione culturale non esiste. Chi raggiunge i siti messicani è separato da diverse generazioni dall’ultimo individuo della sua linea che vi è stato, e nel gruppo con cui vola non c’è nessun esperto: tutto ciò che rende possibile il viaggio deve essere presente prima che cominci.
2. La migrazione non è un comportamento, è un pacchetto integrato di fisiologia e comportamento. Diapausa riproduttiva, longevità estesa, accumulo lipidico, volo direzionato, aggregazione e inversione primaverile arrivano insieme, governati da due interruttori ambientali: il fotoperiodo autunnale e il freddo dello svernamento.
3. Il meccanismo è noto nei componenti principali, ma il meccanismo non è la specifica. Bussola solare con compensazione temporale, orologio circadiano nelle antenne, magnetorecettore di inclinazione come riserva: tutto questo non dice quale rotta la bussola debba tenere. È la distinzione fra algoritmo e dati che lo parametrizzano, la stessa dell’analisi dell’informazione biologica.
4. La genomica comparativa ha prodotto risultati reali, ma su un’altra parte del problema. Il gene di effetto maggiore identificato nel 2014 riguarda l’efficienza della muscolatura alare, non la navigazione, e la stessa analisi conclude che lo stato ancestrale è quello migratorio, con tre perdite indipendenti: rompere un anello della catena è facile, costruirli tutti no.
5. L’inferenza al disegno qui è modesta e va tenuta tale. Non si sostiene che un’origine graduale sia impossibile, ma che nessuno ne abbia proposta una in cui ogni passo intermedio dia un vantaggio netto, e che l’unica causa di cui abbiamo esperienza diretta nel produrre sistemi con sensori ridondanti e parametri preimpostati sia l’intelligenza progettuale.

Per approfondire

• Perché la complessità irriducibile è un problema per il darwinismo — l’argomento formale di cui l’inventario della sezione 8 è l’applicazione al comportamento.
• Le risposte dei critici: cooptazione ed exaptation — la replica standard, utile per valutare l’obiezione sui componenti già presenti in altri insetti.
• Quando l’evoluzione distrugge: le mutazioni degradative — perché la perdita della migrazione in tre lignaggi non documenta il processo inverso.
• Cosa può e cosa non può fare la selezione naturale — il criterio del vantaggio netto a ogni passo intermedio, perno dell’analisi dei sistemi a soglia. Vale anche per i comportamenti.

Riferimenti

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