Darwin Darwin Darwin Darwin

Darwin
Darwin
• Il fatto dell’evoluzione
• Discendenza comune
• Gradualità dell’evoluzione
• Moltiplicazione delle specie
• Selezione naturale
Darwin
Darwin
Specie
1
3
•Fatto 1: Potenziale
Gabbiano
•Fatto 1: Potenziale crescita
crescita
Squalo bianco
esponenziale delle popolazioni
esponenziale delle
Vipera
popolazioni
Ratto
•Fatto 2: Le
Cavolaia
popolazioni sono
Mosca
stabili
Rospo comune
•Fatto 3: le risorse
Aringa
•Fatto 2: Le popolazioni sono
stabili
•Fatto 3: le risorse sono
limitate
sono limitate
Figli / anno
Mucca domestica
9
15
50
400
900
6.000
30.000
Sardina
200.000
Pesce luna
•Fatto 1: Potenziale
•Fatto 1: Potenziale
crescita esponenziale
delle popolazioni
•Fatto 2: Le
300.000.000
crescita esponenziale
•Deduzione 1: lotta per
l’esistenza
delle popolazioni
•Fatto 2: Le
popolazioni sono
popolazioni sono
stabili
stabili
•Deduzione 1: lotta per
l’esistenza
•Deduzione 2:
sopravvivenza
differenziale (selezione
naturale)
•Fatto 3: le risorse
•Fatto 4: diversità del
•Fatto 3: le risorse
•Fatto 4: diversità del
sono limitate
singolo individuo
sono limitate
singolo individuo
•Fatto 5: ereditarietà di
•Fatto 5: ereditarietà di
•Deduzione 3: successo
una parte della variazione
una parte della variazione
riproduttivo differenziale
individuale
individuale
•Fatto 6: la variazione non
•Fatto 6: la variazione non
è direzionata
è direzionata
per molte generazioni: la
popolazione EVOLVE
1
Gallus bankiva, l’antenato di tutti i polli domestici…ed
Selezione artificiale
alcuni suoi discendenti!
• Gli allevatori sono in grado di ottenere in poche
generazioni delle varietà di animali o piante
domestiche
Variabilità
potenziale in
una singola
specie
I primi indizi
dell’Evoluzione:
i famosi
fringuelli di
Darwin
2
• Darwin fu attratto all’inizio
dalla fonte di diversità e in
modo più specifico dall’origine
delle specie attraverso
diversificazione nella
dimensione geografica
(evoluzione orizzontale)
• Egli giunse alla conclusione che
le popolazioni di fringuelli di
ogni isola fossero specie in
formazione, quindi al concetto
di trasmutazione o evoluzione
delle specie tramite il
meccanismo della selezione
naturale.
Evidenze a
sostegno
dell’Evoluzione:
reperti fossili
Evidenze a sostegno dell’Evoluzione: reperti
fossili
Evidenze a
sostegno
dell’Evoluzione:
reperti fossili
…altri indizi:
convergenza evolutiva: risultati
simili partendo da materie prime
molto diverse…
Convergenza
evolutiva:
placentati e
marsupiali.
Delfino ancestrale
Rettile marino
3
Darwin e la selezione
artificiale: i primi indizi della
variabilità delle popolazioni
Il cavallo di Przevalski, a
confronto con alcune razze
domestiche…
Osservazioni sulla variabilità
delle diverse razze di animali
domestici a confronto con i
progenitori selvatici mostravano
cambiamenti in atto…
4
Evoluzione
• Cambiamento delle frequenze di geni in una
popolazione.
• L’individuo NON SI EVOLVE
• L’entità che si evolve è la POPOLAZIONE.
• L’evoluzione ha luogo come conseguenza degli
scostamenti dalla legge di H-W-C dovuti alla
realtà della vita.
5
Postulati della teoria
darwiniana.
• Il mondo non è statico ma in evoluzione.
• Il processo evolutivo è di tipo graduale e
continuo, cioè non presenta salti
discontinui o cambiamenti bruschi.
• Gli organismi simili sono legati tra loro,
discendendo da un antenato comune.
• La selezione naturale è la chiave di volta
del processo evolutivo.
• Il concetto di selezione naturale venne
respinto a lungo e da quasi tutti i biologi
dell’epoca perché non era deterministico e
pertanto minava l’argomentazione a favore
di un progetto tipico della teologia
naturale secondo cui l’esistenza di un
Creatore poteva essere dedotta
dall’elegante progetto delle sue opere.
• Altri ancora lo respingevano perché
sembrava loro un processo troppo casuale,
cioè tendevano ad ignorare la seconda fase
del progetto.
Il concetto di Fitness
Potenzialità riproduttiva
(rospo 6.000 girini)
Elevata mortalità giovanile
(prole geneticamente eterogenea)
La selezione naturale è un processo che si
svolge in due fasi:
• La prima produce variazioni: in ogni
generazione si producono un certo
numero di variazioni.
• La seconda fase consiste nella
selezione che si attua attraverso la
sopravvivenza nella lotta per
l’esistenza.
• Un organismo compete non soltanto con gli
altri individui della stessa specie, ma anche
con gli individui di specie diverse.
• Un nuovo adattamento, o un generale
perfezionamento fisiologico, renderà
quell’individuo ed i suoi discendenti,
competitori interspecifici più efficienti,
contribuendo così alla loro diversificazione
e specializzazione.
• La specializzazione potrà anche risultare in
un “vicolo cieco”, oppure consentire
l’accesso a livelli del tutto nuovi di
radiazione adattativa.
Selezione naturale
+
Dato che non tutti i nuovi nati possono
sopravvivere e riprodursi, la selezione
agisce da “filtro” che decide chi avrà un
futuro e chi no.
Darwin definì questo concetto con
l’espressione “lotta per l’esistenza”.
Fitness
6
Il caso di Biston betularia
Dal darwinismo alla sintesi
moderna
• La teoria evolutiva esposta da Charles Darwin,
incentrata sull’evoluzione attraverso selezione
naturale, chiarì concetti quali cambiamenti
evolutivi e adattamento.
• Tuttavia, sebbene i contemporanei di Darwin
avessero accettato, in gran parte, il suo concetto
di evoluzione, non compresero le dinamiche di
evoluzione tramite selezione naturale.
• Ciò che mancò a Darwin fu –in sostanza- una teoria
dell’ereditarietà.
Selezione naturale
• Gli agenti principali dell’evoluzione
sono la sopravvivenza differenziale e
la diversa capacità riproduttiva di
individui che differiscono l’uno
dall’altro per uno o più aspetti.
Le dinamiche della selezione.
Selezione stabilizzante:
Selezione che penalizza i caratteri devianti, favorendo e stabilizzando
quelli che aumentano la fitness, ossia agisce sul valor medio della curva
che descrive l’insieme dei caratteri di una popolazione. Questo tipo di
selezione opera su tutti i caratteri di un organismo.
Selezione direzionale:
Selezione che favorisce un estremo della curva a scapito dell’altro. Il
risultato è un avanzamento costante del valore medio della curva, cioè
forza un determinato carattere verso una condizione estrema.
Selezione dirompente (o diversificante):
Selezione che favorisce entrambi gli estremi della curva a scapito della
media: il risultato è una curva con due mode (bimodale), come succede
in specie mimetiche o con altre forme di polimorfismo.
L’evoluzione dopo Darwin
• Cambiamenti evolutivi nelle
popolazioni
• Macroevoluzione e speciazione
• I.D.: l’evoluzione del creazionismo
• La storia evolutiva dell’uomo
La selezione naturale cambia le
frequenze alleliche in modo da
aumentarne l’adattamento
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Dal darwinismo alla sintesi
evoluzionistica
• Quando le leggi dell’ereditarietà vennero (ri)scoperte (Mendel,
1900), non ne venne immediatamente compresa la potenzialità in
sostegno delle teorie evolutive.
• La teoria darwiniana dovette attendere l’intuizione di Haldane,
Fisher e Wright, che, indipendentemente gli uni dagli altri,
dimostrarono che la selezione naturale avrebbe potuto operare
tramite meccanismi genetici mendeliani.
• Con la pubblicazione della sintesi tra le teorie darwiniane e le leggi
mendeliane dell’ereditarietà nacque ufficialmente la sintesi
evoluzionistica (J.Huxley 1942). L’antica disputa tra genetisti ed
evoluzionisti era conclusa.
• La teoria darwiniana possedeva ora solide radici nella teoria
dell’ereditarietà.
Accoppiamenti non casuali
Avvengono quando gli individui
selezionano i partner sulla base
del fenotipo.
Il principio di Hardy-Weinberg
Una popolazione le cui frequenze geniche
e alleliche non cambiano da una
generazione all’altra si dice in
equilibrio genetico
Il principio di Hardy Weinberg dice che
in popolazioni di grandi dimensioni il
processo dell’ereditarietà non causa di
per sé i cambiamenti delle frequenze
alleliche purché:
• accoppiamento casuale;
• assenza di mutazioni;
• popolazioni di grandi dimensioni;
• assenza di migrazione;
• assenza di selezione naturale.
Popolazioni di piccole
dimensioni
In popolazioni di piccole dimensioni
mutazioni casuali possono
cambiare le frequenze alleliche
(deriva genetica).
Quando pochi fondatori stabiliscono
una colonia si verifica l’effetto
del fondatore
La variabilità genetica può
essere mantenuta dal
vantaggio dell’eterozigote
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La variabilità genetica può
essere mantenuta dalla
selezione dipendente dalla
frequenza
Popolazioni di diverse aree geografiche spesso
mostrano adattamenti genetici agli ambienti
locali
Isolamento riproduttivo
• In biologia evoluzionistica parlando di meccanismi di
isolamento ci si riferisce alle caratteristiche biologiche
intrinseche e, almeno in parte, ereditabili degli individui,
che impediscono il flusso genico tra popolazioni
effettivamente o potenzialmente simpatriche.
Meccanismi di isolamento
riproduttivo
Meccanismi di isolamento precopula
• Isolamento ecologico: due o più specie sono presenti nella
stessa area ma non si incontrano perché vivono in
ambienti diversi.
• Isolamento temporale: specie che convivono nella stessa
area, ma raggiungono la maturità sessuale in periodi
differenti.
• Isolamento etologico: maschi e femmine di specie diverse,
sessualmente maturi, non rispondono ai rispettivi stimoli in
modo adeguato.
• Isolamento meccanico: negli animali a scheletro esterno
differenze nella forma e nella dimensione dei genitali,che
sono sclerificati, possono rendere difficile o impossibile
l’accoppiamento.
Meccanismi di isolamento
riproduttivo
Meccanismi di isolamento postcopula
•
•
•
•
•
•
Isolamento gametico: attrazione assente tra i gameti, incapacità
degli spermatozoi a sopravvivere nell’apparato riproduttivo
femminile, incapacità degli spematozoi a penetrare e fecondare
l’ovulo, mancata formazione del tubo pollinico.
Mortalità zigotica ed embrionale.
Non vitalità degli ibridi.
Sterilità degli ibridi.
Isolamento etologico degli ibridi: ibridi interspecifici, vitali e
fertili, con uova e spermatozoi normali, non sono in grado di
riprodursi perché incapaci di un efficiente comportamento
riproduttivo.
Insuccesso degli ibridi: alcuni ibridi interspecifici sono
completamente o parzialmente fertili, ma la progenie o è sterile
o poco vitale.
Isolamento temporale:
specie che convivono
nella stessa area, ma
raggiungono la maturità
sessuale in periodi
differenti.
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Isolamento etologico:
maschi e femmine di
specie diverse,
sessualmente maturi, non
rispondono ai rispettivi
stimoli in modo adeguato.
•Isolamento meccanico: negli
animali a scheletro esterno
differenze nella forma e
nella dimensione dei
genitali,che sono sclerificati,
possono rendere difficile o
impossibile l’accoppiamento.
Principali meccanismi di
speciazione
•
Speciazione allopatrica: il differenziamento genetico e, spesso
anche l’isolamento riproduttivo, vengono acquisiti in condizioni di
isolamento geografico.
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Intelligent design
• I.D. sostiene che la vita è stata creata e progettata.
• Chi sostiene l’I.D. afferma che questa è una prospettiva di lavoro
scientifica, e in quanto tale deve essere insegnata nelle aule di
scienza assieme all’ evoluzionismo “darwiniano” quale spiegazione
alternativa.
• Il movimento dell’ I.D. nasce negli Stati Uniti, dove fin dall’inizio del
XX° secolo numerosi movimenti, legati alle sette evangeliche,
chiedono di bandire Darwin dalle scuole,
Intelligent design
• I.D. sostiene che la vita è stata creata e progettata.
• Non viene più proposta una interpretazione letterale della Bibbia
come fonte di “verità” scientifica.
• Si afferma che gli organismi viventi sono un fenomeno troppo
complesso per essere spiegati dalla casualità dell’evoluzione
darwiniana …
• Si afferma che un evento estremamente improbabile non può
avvenire per caso
• Negli anni ’80 questi movimenti hanno un ruolo determinante nel
decidere gli equilibri politici del paese e questo dato di fatto
contribuisce ad accrescere forza contrattuale del movimento.
• Oggi questo movimento è arrivato in Europa
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Intelligent design
• I.D. E’ una scienza? Non ha mai generato un progetto di ricerca; non
eistono esperimenti finalizzati a dimostrare l’esistenza di un
progettista;
• Le argomentazioni logiche sono coerenti e veritiere? NO i.e. “un
evento estremamente improbabile non può avvenire per caso” (ogni
settimana un avvenimento estremamente improbabile (la vincita al
lotto) avviene su basi assolutamente casuali;
• Le argomentazioni usate sono esattamente le stesse di quelle degli
avversari di Darwin ai suoi tempi
• Ci sono incongruenze nell’operato del designer
IN CONCLUSIONE:
• I.D. NON È UNA SCIENZA (e come tale deve stare al di fuori delle
aule scientifiche)
• La scienza dell’evoluzione non ha nulla da dire sulle filosofie personali
di ciascuno di noi
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