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5/30/2013 Evoluzione e selezione naturale Evoluzione e selezione naturale Darwin • Evoluzione pre Darwin • La rivoluzione di Darwin • L’evoluzione moderna • Storia evolutiva dell’uomo • Il dibattito attuale sull’evoluzione: miti e leggende Darwin • Il fatto dell’evoluzione Darwin •Fatto 1: Potenziale crescita esponenziale delle popolazioni • Discendenza comune •Fatto 2: Le popolazioni sono • Gradualità dell’evoluzione stabili • Moltiplicazione delle specie •Fatto 3: le risorse sono • Selezione naturale limitate 1 5/30/2013 Darwin •Fatto 1: Potenziale Specie Figli / anno 1 Gabbiano 3 delle popolazioni 9 •Fatto 2: Le crescita Squalo bianco esponenziale delle Vipera 15 popolazioni Ratto 50 •Fatto 2: Le Cavolaia 400 popolazioni sono Mosca 900 stabili •Fatto 3: le risorse sono limitate Rospo comune 6.000 Aringa 30.000 Sardina 200.000 Pesce luna •Deduzione 1: lotta per l’esistenza popolazioni sono stabili •Fatto 3: le risorse •Fatto 4: diversità del sono limitate singolo individuo •Fatto 5: ereditarietà di una parte della variazione individuale •Fatto 6: la variazione non è direzionata Selezione artificiale crescita esponenziale •Fatto 2: Le crescita esponenziale 300.000.000 •Fatto 1: Potenziale delle popolazioni •Fatto 1: Potenziale Mucca domestica •Deduzione 1: lotta per •Deduzione 2: l’esistenza sopravvivenza differenziale (selezione popolazioni sono naturale) stabili •Fatto 3: le risorse •Fatto 4: diversità del sono limitate singolo individuo •Fatto 5: ereditarietà di •Deduzione 3: successo una parte della variazione riproduttivo differenziale individuale per molte generazioni: la •Fatto 6: la variazione non • Gli allevatori sono in grado di ottenere in poche generazioni delle varietà di animali o piante domestiche popolazione EVOLVE è direzionata Gallus bankiva, l’antenato di tutti i polli domestici…ed alcuni suoi discendenti! 2 5/30/2013 Variabilità potenziale in una singola specie 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… Delfino ancestrale Rettile marino 3 5/30/2013 Convergenza evolutiva: placentati e marsupiali. Il caso di Biston betularia 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. 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. 4 5/30/2013 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 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 5 5/30/2013 La variabilità genetica può essere mantenuta dal vantaggio dell’eterozigote 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. 6 5/30/2013 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 etologico: maschi e femmine di specie diverse, sessualmente maturi, non rispondono ai rispettivi stimoli in modo adeguato. Isolamento temporale: specie che convivono nella stessa area, ma raggiungono la maturità sessuale in periodi differenti. •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. 7 5/30/2013 8 5/30/2013 9 5/30/2013 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 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 10
