Selezione naturale
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Le origini dell’uomo Epistemologia della Psicologia – Prof. Vincenzo Salerno NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Per ogni specie esiste una varianza genetica nella popolazione, causata da: • Riproduzione sessuale che mescola i patrimoni genetici di due individui • Sostituzione materiale genetico durante la divisione cellulare (assortimento indipendente, cross over) • Mutazioni genetiche spontanee • Selezione naturale di caratteri genomici diversi in popolazioni che vivono in ambienti separati (deriva genetica) NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale L’ambiente pone dei limiti allo sviluppo demografico di una popolazione attraverso una pressione selettiva che premia gli individui meglio adattati • Selezione naturale: premia gli individui con le caratteristiche più idonee per sopravvivere all’ambiente e quindi con maggiori probabilità di riprodursi • Selezione sessuale: pressione selettiva che si esercita nella scelta del partner per la riproduzione NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Cambiamenti evolutivi per selezione naturale possono essere lenti e graduali (deriva genetica) o improvvisi dovuti alla comparsa di individui con caratteristiche anomale rispetto alla media della popolazione, premiate dalla selezione naturale o ad estinzioni di massa che liberano nuove nicchie ecologiche con una rapida esplosione di nuove forme di vita che vi si adattano NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale In ogni caso i cambiamenti avvengono e sono regolati dalla leggi della chimica, della fisica e della biologia. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Teoria del cespuglio evolutivo Tutti gli organismi viventi derivano da progenitori comuni NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Considerato che la tutta la vita sulla terra si base sugli stessi processi biochimici, gli scienziati hanno ipotizzato la comparsa di LUCA (Last Universal Common Ancestor) che non è il primo organismo vivente (sono ipotizzati innumerevoli tentativi precedenti, divenuti rami secchi dal punto di vista evolutivo) ma il progenitore comune dei tre domini attualmente classificati: archei, procarioti ed eucarioti. Praticamente il primo organismo unicellulare che può essere considerato progenitore comune di tutti gli organismi viventi nella terra. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Una teoria alternativa si basa su di una comunità di organismi antenati che si sarebbero scambiato il patrimonio genetico per trasferimento genico orizzontale (teoria di Carl Woese) M. PIATTELLI PALAMARINI, J. FODOR, Gli errori di Darwin, Feltrinelli, Milano, 2010. Pag. 82 NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Speciazione: come avviene la comparsa di una nuova specie all’interno del processo evolutivo ? • Isolamento geografico (speciazione allopatrica) • Nicchie ecologiche differente per cui gli individui subiscono pressioni selettive differenti (speciazione parapatrica) • Piccole popolazioni che colonizzano una nuova area con scarsi contatti popolazione principale; effetto del fondatore (speciazione peripatrica) • Comparsa di una criptospecie non più interfeconda all’interno della popolazione per alterazioni del cariotipo, es. poliploidia (speciazione simpatrica) NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Nel lungo periodo le differenze che si stratificano creano due popolazioni con patrimonio genetico sufficientemente differenziato da poter essere identificate come due specie differenti. Una specie si definisce l’insieme di una popolazione i cui membri sono interfecondi e danno origine a prole illimitatamente feconda. Attenzione che il concetto di specie non è però così netto e definito. Quando le differenze tra due popolazioni sono sufficienti per poter parlare di una nuova specie, piuttosto che di una sottospecie ? NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Meccanismi della speciazione Prezigotici: - Isolamento ecologico: due specie non condividono più lo stesso habitat - Isolamento meccanico: due specie hanno sviluppato morfologie o dimensioni tali da rendere impossibile la copula - Isolamento etologico: comparsa di pattern di corteggiamento o tempi di estro differenti - Isolamento gametico: fecondazione impedita da differenze morfologiche nei gameti Postzigotici - Mortalità o scarsa vitalità degli ibridi - Sterilità degli ibridi NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Il paradigma che coniuga la teoria evoluzionistica darwiniana con la genetica si chiama EVO-DEVO (EvolutionDevelopment). Con questo approccio, la visione evolutiva viene vista attraverso gli studi della genetica. Esempio geni regolatori detti “geni omeotici” (HOX) che regolano lo sviluppo embrionale di interi organi. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Comparsa della vita: come si è passati dall’inorganico all’organico ? Da sottolineare che il problema della comparsa della vita sulla terra è scientificamente diverso da quello della spiegazione dell’evoluzione della specie. Il primo è un problema biochimico e geochimico mentre il secondo richiama concetti come varianza nella popolazione, la selezione naturale, la speciazione, le dinamiche di popolazione successive. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Semplificando, gli steps ipotizzati, sono: • Le condizioni pre-biotiche (brodo primordiale) hanno permesso lo sviluppo di piccole molecole quali aminoacidi e peptidi (esperimento di Miller-Urev del 1953) • I fosfolipidi (se di lunghezza appropriata) si dispongono spontaneamente in strutture a doppio strato, che caratterizzano la membrana cellulare. Questo avrebbe creato delle vescicole che, inglobando molecole, le avrebbero isolate dall’ambiente esterno. • La polimerizzazione di nucleotidi in molecole casuali di RNA, potrebbe aver originato i robozimi autoreplicantisi (ipotesi del mondo a RNA) • La selezione naturale avrebbe favoriti ribozimi dotati di attività peptidil transferasica con produzione di molecole proteiche. L’associazione proteine, RNA avrebbe favorito la nascita del ribosoma, portando alla prevalenza della sintesi proteica. • Le proteine soppiantano i robozimi per maggior efficienza catalitica e gli acidi nucleici vengono limitati ad una funzione prevalentemente genomica. • Il DNA compare evolutivamente in un momento successivo. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Nel Maggio 2010 la rivista Science annuncia che negli USA, il gruppo di scienziati guidato dal Dott. Creig Venter è riuscita a creare in laboratorio un organismo artificiale monocellulare capace di replicarsi. Praticamente il DNA è stato montato artificialmente a partire dai 4 nucleotidi di base (adenina, timina, guanina, citosina) e poi innestato su di una cellula batterica precedentemente svuotata del nucleo. NEODARWINISMO METODI DI DATAZIONE IN GEOLOGIA E PALEONTOLOGIA* La datazione consiste nella determinazione dell’età di una roccia, di un fossile, o di un fenomeno geologico. Si ottiene in base a due tipi di metodi: relativi e assoluti. Metodi di datazione relativi I metodi di datazione relativi stabiliscono l’età di un reperto in relazione a un altro che è ad esso posteriore. In base al criterio seguito, si distinguono tre tipi principali: stratigrafico, paleontologico e litologico. Metodo Stratigrafico Il metodo stratigrafico è basato sul criterio per cui la successione delle rocce dal basso verso l’alto corrisponde alla successione degli eventi geologici che le hanno prodotte; è un metodo molto semplice ma non sempre preciso, come nel caso in cui gli strati siano stati sovvertiti da eventi geologici. Metodo Paleontologico Il metodo paleontologico si basa sull’uso di fossili, in particolare di esseri molto comuni, distribuiti su aree molto estese della Terra e per un periodo di tempo limitato, anche dell’ordine di pochi milioni d’anni. La presenza di questi fossili permette di determinare con buona approssimazione se la roccia che li contiene si è formata prima o dopo di un’altra, in base al concetto che la vita si è evoluta in modo più o meno omogeneo su tutta la Terra. Metodo Litologico Il metodo litologico si basa sul concetto secondo cui, in un’area ristretta, rocce uguali presentano età uguali. Ha applicazioni molto limitate ed è valido solo per i depositi formatisi all’interno di un singolo bacino sedimentario, come può accadere in un determinato mare. *http://www.summagallicana.it/Volume2/B.I.06.1.htm NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Metodi di datazione assoluti I metodi di datazione assoluti sono in grado di stabilire, sia pure con un certo grado d’approssimazione, l’età effettiva di un certo reperto. Metodi Radiometrici Per lo più i metodi di datazione assoluti sono radiometrici, cioè basati su misure di radioattività residua di rocce e di resti organici e sull’analisi dei prodotti che si formano nel processo di decadimento radioattivo (trasformazione di un elemento radioattivo in un differente elemento stabile per emissione di particelle alfa, beta, gamma etc). Il decadimento è un processo interno ai nuclei atomici e segue un ritmo costante che è caratteristico di ogni specie chimica radioattiva. Il tempo che impiega una certa quantità di un elemento radioattivo a dimezzarsi è detto tempo di dimezzamento o periodo di semitrasformazione. Per esempio, l’uranio -238 (238U) si trasforma in piombo -206 (206Pb) con un tempo di dimezzamento di 4,5 miliardi d’anni. Questo significa che dopo questo tempo 1 g di 238U si è trasformato per metà in 206Pb e che dopo altrettanto tempo saranno rimasti 0,25 g di 238U etc. Tutti questi elementi consentono datazioni per intervalli di tempo superiori a 45.000 anni. Per la determinazione di età relativamente recenti si ricorre a elementi radioattivi di vita breve. Il metodo più usato, specialmente per datare i reperti organici, è quello del radiocarbonio, basato sul decadimento del carbonio -14 (14C) ad azoto -14 (14N). Il metodo delle tracce di fissione è basato sul rilevamento dei danni provocati alle strutture cristalline da parte delle disintegrazioni radioattive conseguenti alla fissione di 238U. Le impronte dei danni sono messe in evidenza con opportuni procedimenti chimici e vengono contate servendosi del microscopio ottico. Il rapporto tra il numero di tracce di fissione vecchie (cioè già presenti nel campione) e di tracce di fissione nuove (ottenute sottoponendo il campione a un bombardamento con quantità note di 238U) corrisponde al tempo trascorso da quando il minerale subì un certo raffreddamento. L’ampiezza degli intervalli misurabili con questo metodo va da 300.000 a 300 milioni d’anni. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Metodo delle Varve Il metodo delle varve si basa sull’alternanza stagionale dei sedimenti deposti nei laghi periglaciali. Poiché ciascun strato o varva composto di un letto chiaro e uno scuro, rappresenta l’intervallo di tempo di un anno, il numero di varve in un deposito ne definisce il tempo di formazione. Con questo metodo, nei depositi glaciali scandinavi e americani sono state datate delle sequenze che risalgono fino a 15.000 anni fa. Dendrocronologia La dendrocronologia si basa sulla misura degli anelli annuali di accrescimento delle piante, fossilizzate o non fossilizzate. È possibile trarre indicazioni sulle variazioni climatiche passate basandosi sul presupposto che i vasi conduttori delle piante si modificano secondo la maggiore o minore presenza di acqua: in primavera, per lo schiudersi delle gemme, è necessario un maggior apporto idrico e le pareti dei vasi sono pertanto più sottili al fine di permettere un flusso maggiore. Ogni stagione vegetale determina inoltre un accrescimento del diametro del fusto con la formazione di nuovo tessuto. Nella sezione trasversale di un tronco appariranno quindi degli anelli annuali, ciascuno formato da una parte più chiara e larga corrispondente al legno primaverile, e da una più scura e compatta corrispondente al legno estivo. La dendrocronologia non è applicabile agli alberi che vivono in aree senza variazioni stagionali, dove l’accrescimento è costante tutto l’anno, e neppure alle dicotiledoni, come le palme, in cui l’accrescimento non avviene secondo anelli concentrici. Per stabilire l’età di un albero senza abbatterlo si effettua un carotaggio, si preleva cioè un tassello di legno corrispondente al raggio del tronco. La dendrocronologia permette la datazione solo di periodi relativamente recenti, vista la durata limitata della vita di una pianta e la scarsità di reperti fossili. NEODARWINISMO evoluzione della specie per selezione naturale Esistono poi metodi di datazione che misurano il tempo in milioni di anni quali : • Datazione con il paleomagnetismo: misurazione della polarità magnetica acquisita da minerali magnetizzabili all’epoca della formazione della roccia, polarità influenzata dal campo magnetico terrestre che muta nel tempo. • Datazione con i cicli astronomici Ma l’evoluzionismo, è una teoria universalmente accettata ? Critiche al neodarwinismo Telmo Pievani nel libro citato a piè di pagina, divide le critiche al neoevoluzionismo in: 1. 2. 3. Confutazione delle prove empiriche Evidenziazione delle controversie interne alla comunità scientifica sull’evoluzionismo Argomentazioni filsofiche, religiose o metafisiche Per il presente lavoro espositivo sono stati considerati due libri di critica al neoevoluzionismo che verranno presentati nelle prossime slides T. PIEVANI, Creazione senza Dio, Ed. Einaudi, Torino, 2006 Critiche al neodarwinismo Gli errori di Darwin Massimo PIATTELLI PALAMARINI, Jerry FODOR “Lungi da noi voler instillare dubbi sulla corposa realtà dell’evoluzione. I nostri dubbi, e assai forti, riguardano il meccanismo della selezione naturale adattiva come suo motore principale” Pag. 68 Critiche al neodarwinismo Se le mutazioni genetiche possono essere causali, i fenotipi corrispondenti non lo sono in quanto legati ad una serie di vincoli interni. “Per cui le ipotetiche variazioni casuali sono in realtà fortemente vincolate dalle strutture interne degli organismi che evolvono.” (Internalismo) Pag. 47-66 Critiche al neodarwinismo Epigenetica: disciplina che studia l’attività di regolazione dei geni, tramite processi chimici che non modificano la struttura del DNA, ma possono modificare il fenotipo dell’individuo con cambiamenti trasmissibili alle progenie. Es. metilazione del DNA o acetilazione degli Istoni. Pag. 79 Critiche al neodarwinismo Trasferimento orizzontale di geni: frequente nei microrganismi e nel mondo vegetale, si tratta di scambio di materiale genetico, anche tra specie differenti che avviene in modo orizzontale anziché il classico trasferimento verticale alle progenie. Pag. 81 Critiche al neodarwinismo Le leggi della forma: interazioni intrinseghe tra i fattori auto-organizzativi, leggi chimiche e fisiche, condizionano la forma finale. “I biologi debbono prima trovare i confini del regno delle creature possibili e solo poi chiedersi della selezione naturale” Pag. 90 Critiche al neodarwinismo Selezione di caratteristiche non adattive: “Una teoria della selezione naturale deve in qualche modo consentire la possibilità di tratti fenotipici che non sono adattamenti. “ (archi e pennacchi in architettura). La selezione naturale premia la caratteristica A che però è legata coestensivamente alla caratteristica B. Quindi B viene premiata anche se non è adattiva (caratteristica detta “free rider”). Esempio del crivello di Sober Pag. 152-175 Critiche al neodarwinismo Conclusioni: “Va bene; se allora Darwin si sbagliava, quale pensate che sia il meccanismo dell’evoluzione ? Risposta breve: non sappiamo quale sia il meccanismo dell’evoluzione” Pag. 202 Critiche al neodarwinismo Evoluzionismo: il tramonto di una ipotesi Roberto DE MATTEI Il libro raccoglie gli atti di un workshop promosso a Roma il 23 Febbraio 2009 dalla Vice-Presidenza del Consiglio Nazionale delle Ricerche Critiche al neodarwinismo Guy Berthault - Il tempo richiesto per la sedimentazione contraddice l’ipotesi evoluzionistica. I tempi di sedimentazione misurati in laboratorio sarebbero molto più brevi di quelli del tempo stratigrafico, tali da non permettere l’evoluzione delle specie come previsto dalla teoria evoluzionista. Pag. 89 Critiche al neodarwinismo Jean de Pontcharra - I metodi di radiodatazione sono inaffidabili • • La datazione radiometrica non è affidabile in quanto la radioattività non è influenzata dalla trasformazione del campione da magma a roccia (l’orologio non parte dal momento in cui la roccia si forma quindi al datazione radiometrica non misura l’età delle rocce) I fattori che possono invalidare l’attendibilità del campione sono molteplici e non tutti prevedibili (es. datazione con K/Ar) Pag. 109 -125 Critiche al neodarwinismo J. Holzschuh, J. de Pontcharra, H. Miller – ci sono prove empiriche che sembrano confermare che l’uomo abbia convissuto con i dinosauri • Datazione al C14 di collagene estratto da ossa di dinosauri, fornisce un valore di 22.000 – 33.000 anni e non di 65 ML anni come accettato generalmente. Pag. 109 -125 Critiche al neodarwinismo E’ stato scoperto un pittogramma di diplodoco fatto da un uomo preistorico nel Gran Canyon negli USA (Hava Supay Canyon) Pag. 152 Critiche al neodarwinismo - Raffigurazione di stegosauro nel tempio buddista di Ta Prohm in Cambogia risalenti al 1200 dC Pag. 153 Critiche al neodarwinismo Raffigurazione di dinosauro in resti di una sinagoga in Sira del 400-700 d.C. Pag. 153 Critiche al neodarwinismo Thomas Seiler - La teoria evoluzionista viola la seconda legge della termodinamica. La seconda legge della termodinamica postula che in un sistema chiuso l’entropia (il disordine) tende a crescere con il tempo. “La formazione di una nuova molecola di DNA, di un osso o di un ala non è un processo probabile, in quanto tali strutture non sono ordinate a seconda di una informazione già esistente. (…) Nonostante il numero di presunti passi intermedi graduali e di meccanismi fisici coinvolti, le leggi della termodinamica escludono efficacemente l’emergenza di un nuovo ordine per cause fisiche non dirette” Pag. 157 - 175 Critiche al neodarwinismo Pierre Rabischong – La complessità della vita contraddice l’evoluzionismo - I sistemi viventi sono talmente specializzati e complessi che non possono essere il risultato di interventi “casuali” di selezione naturale. Per questo la “biogenesi spontanea” teorizzata dall’evoluzionismo non è corretta. Si deve supporre un processo di “biogenesi diretta” costruita da un costruttore silenzioso e invisibile. Pag. 189 - 194 Critiche al neodarwinismo Maciej Giertych – La selezione naturale non crea nuove funzioni o nuove specie - - - La selezione naturale agisce sempre in negativo (impoverisce la variabilità genetica) con perdita di funzioni e mai in positivo. Le mutazioni spontanee in natura, che apportino nuove caratteristiche positive per la specie non sono dimostrate. “La mutazioni positive sono più un postulato che un’osservazione” Pag. 195 - 206 Critiche al neodarwinismo Hugh Owen – Il paradisma evoluzionistico ha condizionato negativamente la ricerca scientifica - - - L’accettazione acritica del paradigma evoluzionistico ha fatto sì che molte realtà siano state indagate scientificamente sono dopo molti decenni. Esempio la funzione degli organi vestigiali (appendice, tonsille), la ricapitolazione embrionale di Ernst Haeckel, il DNA non codificante. “Siccome gli umani sono il risultato di modificazioni genetiche e di trasferimenti casuali di materiale genetico, il trasferimento di materiale genetico da un tipo di organismo ad un altro da parte di un agente umano potrebbe difficilmente costituire una minaccia più seria del processo evolutivo naturale” (sdoganamento degli OGM e della manipolazione genetica nell’uomo) Pag. 195 - 206 Perchè la teoria dell’evoluzione è tuttora al centro di un infuocato dibattito pubblico che si estende ben al di là dei confini della comunità scientifica ? Come mai è ancora così difficile fare pace con Darwin ? La risposta è semplice: a differenza di molte altre teorie scientifiche, le tesi darwiniane pongono le premesse per rispondere alle domande tradizionali sulla nostra origine e destinazione, e in questo senso investono frontalmente gli immaginari religiosi, metafisici, antropologici e morali che hanno accompagnato e reso possibile la nascita e lo sviluppo delle società occidentali moderne. P. COSTA, Un’idea di umanità, EDB, Bologna, 2007. 2° di copertina Bibliografia • • • • • • • • COSTA Paolo, Un’idea di umanità, EDB, Bologna, 2007 DARWIN Charles, L’origine delle specie per selezione naturale, Ed. Newton, Roma, 1973 (1859) DARWIN Charles, L’origine dell’uomo, Ed. Newton, Roma, 1990 (1871) DE DUVE Christian, Alle origini della vita, Longanesi, Milano, 2008 (2005) DE MATTEI Roberto (a cura di), Evoluzionismo, il tramonto di una ipotesi, Ed. Cantagalli, Siena, 2009 FERRY Luc, VINCENT Jean-DIdier, Che cos’è l’uomo ?, Garzanti, Milano, 2005 (2000) PIATTELLI PALAMARINI Massimo, FODOR Jerry, Gli errori di Darwin, Feltrinelli, Milano, 2010 PIEVANI Telmo, Creazione senza Dio, Ed. Einaudi, Torino, 2006
