AI Test Una teoria evolutiva di 200 anni
L’intelligenza artificiale ha contribuito a confermare una delle idee più antiche dell’evoluzione, ma ha anche sollevato alcune nuove domande.
Il mondo naturale è pieno di imitazioni. Le falene pirata usano gli stessi rumori acuti delle falene di tigre per avvisare i predatori, e i serpenti reali e i serpenti velenosi coralli hanno una colorazione simile. I serpenti reali e le falene piramidali usano qualcosa chiamato mimetismo batesiano, quando una specie innocua difende i predatori facendosi passare per qualcosa di più feroce o più tossico. Questo non è uno stratagemma delibrato, ovviamente; è solo che nel tempo, i serpenti reali sopravvissuti abbastanza a lungo da riprodursi tendevano a essere quelli più facilmente scambiati per un serpente corallo, quindi hanno trasmesso quella somiglianza con la loro prole.
Altri però hanno escogitato un trucco diverso. I colori vivaci sono il modo naturale per avvertire che un organismo non è buono da mangiare – gli scienziati lo chiamano aposematismo. Potrebbe essere tossico o potrebbe avere un sapore terribile (o forse vuole solo che tu pensi che lo sia). Ma a volte predatori come uccelli e lucertole devono sgranocchiare qualche snack dal sapore amaro e ammalarsi prima di imparare, nel modo più duro, ad associare colori vivaci a un’esperienza culinaria spiacevole. Quindi, quando farfalle come l’eliconio arancione e nero brillante sviluppano vistosi colori di avvertimento per proteggersi, almeno alcune farfalle finiranno per prendere uno dei membri della squadra per dimostrare che in realtà non sono così buoni da mangiare.
Il naturalista del XIX secolo Fritz Müller suggerì che se due specie di farfalle avessero sviluppato colori di avvertimento simili, avrebbero diviso l’onere di insegnare ai predatori locali a tenersi alla larga. Diciamo che una popolazione locale di uccelli ha bisogno di mangiare circa 20 farfalle dai colori vivaci prima di capire finalmente che un particolare motivo di segni arancioni è in realtà un’etichetta “Non mangiare”. Se due specie di farfalle locali hanno segni diversi, i predatori finiranno per mangiare 20 farfalle di ogni specie prima di ricevere il messaggio. Ma se le due specie hanno segni simili, probabilmente dovranno sacrificare solo 10 farfalle ciascuna per insegnare la lezione. Entrambe le specie traggono vantaggio dal presentarsi alla festa nello stesso vestito.
Un’ipotesi non testata
Questa idea, chiamata mimetismo mulleriano, è una delle idee più antiche dell’evoluzione; Müller lo propose nel 1878, meno di 20 anni dopo che Charles Darwin introdusse l’idea della selezione naturale nel 1859. È uno degli esempi più noti di ciò che i biologi chiamano evoluzione convergente: diverse specie che evolvono caratteristiche simili in risposta a pressioni simili, ordinano come due persone che escono autonomamente con la stessa soluzione a un problema. L’evoluzione convergente è il motivo per cui pipistrelli e uccelli hanno entrambe le ali, ad esempio, e perché le balene e gli squali hanno entrambe le pinne. Ma le farfalle di Heliconius portano la convergenza a un livello completamente nuovo, vertiginosamente complesso. Uno studio dell’intelligenza artificiale sui loro modelli alari ha rivelato che Müller non solo aveva ragione sul loro mimetismo, ma non è solo un caso a senso unico. Le diverse sottospecie scambiano continuamente modelli avanti e indietro,
Le farfalle di Heliconius vivono in un’ampia fascia delle Americhe in climi tropicali e subtropicali. Tra due specie e dozzine di sottospecie, gli entomologi hanno identificato almeno 30 modelli distintivi di marcature delle ali, ciascuna condivisa da un piccolo gruppo di sottospecie. Tutta quella diversità, unita alla pura e complessa complessità dei segni delle ali, ha reso difficile fare studi su larga scala su come quei modelli si relazionassero tra loro, specialmente per gli scienziati che lavorano con i propri occhi e le proprie note. Quindi l’ipotesi di Müller, sebbene avesse molto senso e sebbene le osservazioni sembrassero confermarlo, non era stata messa alla prova.
La gentilezza conta nella giornata internazionale dell’amicizia
“Non siamo mai stati in grado di testare il mimetismo attraverso questo sistema evolutivo prima a causa della difficoltà di quantificare quanto siano simili due farfalle”, ha dichiarato Jennifer Hoyal Cuthill, dell’Università di Cambridge, in una recente dichiarazione alla stampa. Ma mentre il compito potrebbe essere scoraggiante per gli occhi e il cervello umano, i computer sono davvero bravi a quantificare le cose e l’apprendimento automatico (una sorta di intelligenza artificiale in cui un computer può imparare da nuovi dati ed esperienze, invece di sapere solo cosa è stato programmato da sapere) sembrava un modo perfetto per vedere meglio la complessità evolutiva delle ali di farfalla.
Cosa avrebbero pensato Müller, Bates e Darwin sugli algoritmi di apprendimento automatico? Potrebbero almeno aver apprezzato il nome Hoyal Cuthill e i suoi colleghi hanno conferito il loro programma: ButterflyNet. Il team ha fornito alla loro intelligenza artificiale circa 2.400 foto di farfalle Heliconius, provenienti da 38 sottospecie diverse, e le ha insegnato a identificare ogni sottospecie dalle foto e a fare ciò che gli scienziati umani hanno trovato scoraggiante per secoli: quantificare le somiglianze e le differenze tra ogni serie di segni delle ali . ButterflyNet ha misurato e confrontato grandi differenze evidenti nei motivi delle ali, nonché le più piccole variazioni nelle dimensioni, nella forma, nella posizione e nel colore delle diverse parti dei motivi.
Quindi ordinò tutte le farfalle su un grafico; quanto più vicine sono due sottospecie sulla trama, tanto più simili sono i segni delle ali. Quella trama ha aiutato Hoyal Cuthill e i suoi colleghi a trarre alcune conclusioni su come i diversi modelli di ali della sottospecie sono collegati tra loro e su come le forme e i colori che compongono quei modelli si sono evoluti, sono stati copiati, cambiati e presi in prestito e utilizzati in nuovi modi. I risultati sembrano confermare il suggerimento di Müller secondo cui due specie di farfalle tossiche potrebbero sviluppare schemi di avvertimento simili.
“In effetti, la convergenza è così forte che i mimi delle specie diverse sono più simili dei membri della stessa specie”, ha dichiarato Hoyal Cuthill in una nota. Ma non è semplice come una specie di farfalla che si evolve per assomigliare di più al suo vicino. La sottospecie si imitava e si imitava a sua volta, passando forme e colori in una complessa collaborazione evolutiva. Logicamente, tutto ciò che la copia reciproca avrebbe dovuto far evolvere le farfalle solo con alcuni schemi abbastanza simili – ma in qualche modo sembra aver portato a più schemi. Man mano che ogni sottospecie si evolveva per stare al passo con i modelli dei suoi vicini, combinava quelle nuove forme e colori in nuovi modi, che a loro volta venivano imitati e ricombinati dai vicini.
Non è chiaro come tutti questi schemi aiutino effettivamente le farfalle ad addestrare i predatori più rapidamente a lasciarli, dal momento che l’intero scopo del mimetismo mulleriano è quello di rendere le specie non commestibili più simili tra loro – ma tagliare un po ‘le farfalle. Dopotutto, lo stanno alando.
