Cicale periodiche: perché emergono ogni 13 o 17 anni (numeri primi)

Ogni 13 o 17 anni, in vaste regioni degli Stati Uniti orientali, accade qualcosa di spettacolare: miliardi di cicale periodiche del genere Magicicada emergono contemporaneamente dal sottosuolo, ricoprono alberi e prati e riempiono l'aria di un frastuono assordante. Poi, nel giro di poche settimane, si accoppiano, depongono le uova e muoiono. La cosa più affascinante non è però lo spettacolo, ma il numero: 13 e 17 sono entrambi numeri primi, e non è affatto un caso.

Una vita quasi tutta sottoterra

Le cicale periodiche trascorrono la stragrande maggioranza della loro esistenza nascoste nel terreno, allo stadio di ninfa, nutrendosi della linfa che succhiano dalle radici degli alberi. Restano lì, al buio, per 13 o 17 anni a seconda della specie. Poi, quando la temperatura del suolo raggiunge un valore preciso, tutte insieme scavano la via verso la superficie, si arrampicano sui tronchi, abbandonano l'esoscheletro di ninfa e si trasformano in adulti alati con i caratteristici occhi rossi.

Come spiega la voce dedicata alla cicala periodica dell'Enciclopedia Britannica, gli adulti vivono soltanto poche settimane: il tempo necessario per cantare, accoppiarsi e deporre le uova. I maschi producono il loro richiamo assordante – che in alcune zone supera gli 90 decibel – vibrando organi specializzati chiamati timballi. Poi il ciclo ricomincia, e per oltre un decennio del fenomeno non resta traccia visibile.

Perché proprio i numeri primi?

Qui sta il cuore del mistero. Perché l'evoluzione ha "scelto" cicli di durata pari a numeri primi, anziché a 12, 15 o 18 anni? La spiegazione più accreditata è legata alla difesa dai predatori, un'idea proposta formalmente già nel 1966 dagli entomologi Monte Lloyd e Henry Dybas e in seguito divulgata dal biologo evoluzionista Stephen Jay Gould.

Il ragionamento è elegante. Un numero primo come 13 o 17 è divisibile solo per se stesso e per uno. Questo rende quasi impossibile, per un predatore con un proprio ciclo di vita più breve – poniamo di 2, 3, 4 o 6 anni – "sincronizzarsi" stabilmente con l'emergere delle cicale. Se le cicale comparissero ogni 12 anni, predatori con cicli di 2, 3, 4 e 6 anni potrebbero incontrarle regolarmente. Con un ciclo di 17 anni, invece, gli incontri tra il picco del predatore e quello delle cicale diventano rarissimi. La lunghezza indivisibile del ciclo funziona così come uno scudo matematico.

La forza dei grandi numeri

C'è una seconda strategia, complementare alla prima: la sazietà del predatore (in inglese predator satiation). Quando le cicale emergono, lo fanno in densità impressionanti, fino a milioni di individui per ettaro. Uccelli, mammiferi, rettili e insetti predatori possono mangiarne a sazietà, ma sono semplicemente troppo poche bocche rispetto al banchetto disponibile: una quota enorme di cicale sopravvive comunque abbastanza a lungo da riprodursi. È lo stesso principio che spinge certe piante a produrre semi in modo massiccio e sincronizzato solo in alcuni anni. Emergere tutte insieme, anziché poche per volta, è quindi una scelta vincente.

L'evento raro del 2024

Le diverse popolazioni di cicale periodiche sono organizzate in "brood" (covate), ciascuna identificata da un numero romano ed emergente in un anno diverso. Nella primavera del 2024 si è verificato un evento straordinario: l'emergere simultaneo della Brood XIX (ciclo di 13 anni) e della Brood XIII (ciclo di 17 anni). Una coincidenza che, come ha raccontato Scientific American, non si ripeteva dal 1803, ai tempi della presidenza di Thomas Jefferson. Per ritrovare i due cicli allineati bisognava infatti attendere il minimo comune multiplo di 13 e 17, cioè 221 anni.

Le "cicale zombie" e il fungo manipolatore

Come se la loro biologia non fosse già abbastanza straordinaria, le cicale periodiche sono bersaglio di un fungo dal comportamento inquietante: Massospora cicadina. Questo parassita infetta gli adulti e ne consuma progressivamente l'addome, sostituendolo con una massa di spore. La parte sorprendente è che il fungo produce composti psicoattivi – tra cui sostanze simili ad anfetamine – che alterano il comportamento dell'insetto: la cicala infetta, pur "smontata" per metà, continua a volare e a cercare di accoppiarsi con grande frenesia, diffondendo così le spore ad altri esemplari. Gli scienziati le hanno soprannominate "cicale zombie" o "saliere della morte", perché spargono spore come da una saliera. È un esempio da manuale di parassita capace di manipolare l'ospite a proprio vantaggio.

Un laboratorio naturale

Le cicale periodiche sono studiate da decenni dagli scienziati, in particolare dal gruppo di ricerca dell'Università del Connecticut, che ne mappa le covate e i cicli. Rappresentano un caso quasi unico in natura in cui una proprietà puramente matematica – la primalità di un numero – sembra avere conseguenze evolutive concrete. Sono anche un indicatore prezioso dello stato degli ecosistemi forestali e un fenomeno culturale, capace di richiamare ogni volta l'attenzione di milioni di persone. Dietro a quel ronzio assordante che ritorna a intervalli così precisi si nasconde, insomma, una delle più sofisticate strategie di sopravvivenza mai messe a punto dall'evoluzione: un orologio biologico tarato sui numeri primi.