Il colore come difesa: il paradosso evolutivo dell'aposematismo nel regno animale

Aposematism represents a widespread defensive strategy in many animals, based on the use of visual, olfactory, or acoustic signals to indicate the presence of secondary defenses, thereby deterring predators. This strategy, first mentioned by Darwin, theorized by Wallace, and defined by Poulton, raises an evolutionary paradox: how did the first conspicuous individuals survive long enough to reproduce when predators had not yet learned the association between the signal and the defense? This paradox becomes even more striking considering the great success of this anti-predator strategy, which is widely distributed across all major animal phyla. The first part of this thesis presents various hypotheses to explain the origin and evolutionary success of aposematism, including kin selection, individual selection, and co-evolution with predators. Additionally, more recent hypotheses are discussed, considering factors that may have initially favored aposematic individuals, such as the role of dietary conservatism, phenotypic plasticity, sexual selection, and capture tolerance. The latter, often underestimated, suggests a relationship between aposematism and greater resistance to various compressive, stretching, and shearing forces exerted by predators compared to what is observed in cryptic species. The second part of the thesis examines some evolutionary consequences of aposematism, with particular attention to two families of anuran amphibians, the Dendrobatidae and Mantellidae, used as case studies. These groups show clear evolutionary convergence, having independently evolved bright coloration and similar chemical defenses in distinct geographical contexts. Furthermore, the high diversification observed in both families suggests that aposematism may have facilitated processes of evolutionary radiation. Through a careful review of scientific literature, this thesis aims to provide a deeper understanding of aposematism, analyzing the variety of defensive strategies and the complexity of the ecological dynamics that have allowed this "fascinating" strategy to establish itself in the animal kingdom.

L’aposematismo rappresenta una strategia difensiva diffusa in molti animali, basata sull’uso di segnali visivi, olfattivi o acustici per segnalare la presenza di difese secondarie al fine di scoraggiare i predatori. Questa strategia, già menzionata da Darwin, teorizzata da Wallace e definita da Poulton, solleva un paradosso evolutivo: come hanno fatto i primi individui vistosi a sopravvivere abbastanza a lungo da riprodursi quando i predatori non avevano ancora appreso l’associazione tra segnale e difese? Questo paradosso è ancora più evidente considerando il grande successo di questa strategia antri-predatoria, ampiamente diffusa in tutti i principali phyla animali. Nella prima parte di questa tesi vengono presentate diverse ipotesi per spiegare l’origine e il successo evolutivo dell’aposematismo, tra cui la selezione di parentela, la selezione individuale e la coevoluzione con i predatori. Inoltre, vengono discusse ipotesi più recenti, che considerano fattori inizialmente favorevoli agli individui aposematici, come il ruolo del conservatorismo alimentare, della plasticità fenotipica, della selezione sessuale e della tolleranza alla cattura. Quest’ultima, spesso sottovalutata, suggerisce una relazione tra l’aposematismo e una maggiore resistenza alle diverse forze compressive, di stiramento e di taglio esercitate dai predatori, rispetto a quanto osservato in specie criptiche. Nella seconda parte della tesi vengono esaminate alcune conseguenze evolutive dell’aposematismo, con particolare attenzione nei riguardi di due famiglie di anfibi anuri, i Dendrobatidi e i Mantellidi, utilizzate come casi studio. Questi gruppi mostrano un’evidente convergenza evolutiva, avendo evoluto indipendentemente colorazioni vivaci e difese chimiche simili in contesti geografici distinti. Inoltre, l’elevata diversificazione osservata in entrambe le famiglie suggerisce che l’aposematismo possa aver favorito processi di radiazione evolutiva. Attraverso una attenta revisione della letteratura scientifica, questa tesi ha quindi lo scopo di fornire una comprensione più approfondita dell’aposematismo, analizzando la varietà delle strategie difensive e la complessità delle dinamiche ecologiche che hanno permesso a questa “affascinante” strategia di affermarsi nel regno animale.