Selezione naturale e locomozione : l'influenza del pensiero darwiniano negli studi sul movimento animale

La locomozione terrestre ha un ruolo cruciale nella vita animale: permette lo spostamento, anche su grandi distanze, alla ricerca di cibo, la fuga dai predatori, l\u2019inseguimento delle prede o la ricerca del partner. Velocit\ue0 o accelerazioni maggiori possono spesso fare la differenza. Muoversi costa: nei pesci circa un terzo dell\u2019energia ricavata dall\u2019alimentazione viene spesa nel lavoro muscolare, un altro terzo serve a mantenere il metabolismo basale e il restante terzo, tolto quello che va disperso con urina e feci, serve alla crescita e alla riproduzione. Soluzioni che permettano un risparmio energetico nella locomozione possono andare direttamente ad incrementare le risorse disponibili per crescita e riproduzione, ed essere quindi di grande vantaggio per l\u2019individuo e la specie. Le considerazioni appena esposte, entrambe logiche ma apparentemente contraddittorie, trovano una loro collocazione nel quadro, tracciato da Charles Darwin, di una evoluzione per selezione naturale. Nella cornice del processo evolutivo, lo studio della locomozione terrestre viene affrontato in termini filogenetici e di ottimizzazione, cio\ue8 rivolti a capire come i processi selettivi abbiano favorito soluzioni che tendono a massimizzare i risultati minimizzando i costi. I primi animali terrestri dotati di arti locomotori erano artropodi aracnidi, quindi ottapodi. D\u2019altra parte, nei vertebrati, il modello a quattro arti sviluppatosi in ambiente acquatico si va riadattando alla locomozione terrestre: un esempio di exaptation. I primi vertebrati terrestri si muovono \u201cnuotando\u201d sulla terraferma, muovendo gli arti come pinne e la spina dorsale sul piano coronale. Queste andature sono poco efficienti dal punto di vista energetico. Importanti modificazioni, modellate dalla selezione naturale, a carico della spina dorsale e degli arti hanno portato i mammiferi a perfezionare andature diverse ed a raggiungere velocit\ue0, relativamente alla massa corporea, maggiori. Le principali andature: marcia, trotto e galoppo, si differenziano per le velocit\ue0 relative e per il pattern di movimento degli arti. Analizzando i costi energetici delle diverse andature a velocit\ue0 crescenti si osserva l\u2019esistenza di velocit\ue0 ottimali, alle quali il costo energetico raggiunge un minimo. Anche nel passaggio dal quadrupede al bipede l\u2019evoluzione ha dovuto fare i conti con il materiale a disposizione e, attraverso mutazioni che si sono via via affermate, si \ue8 giunti ai modelli di marcia e corsa nell\u2019uomo e negli uccelli corridori. Molte sono le domande cui stiamo cercando di rispondere: qual\u2019\ue8 il numero di arti ottimale? Qual\u2019\ue8 il pattern comune, se c\u2019\ue8, delle locomozioni miriapodi, ottapodi, esapodi, quadrupedi e bipedi? Qual\u2019\ue8 il significato dei diversi tipi di galoppo? La cornice teorica impostata da Darwin ci ha permesso e ci permetter\ue0 di far luce su questi ed altri interrogativi