popolazioni - Digilander
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L’EVOLUZIONE COME CARATTERISTICA DELLE POPOLAZIONI Per capire come il concetto di evoluzione si leghi a quello di ereditarietà occorre prendere in considerazione l’individuo non da solo ma in rapporto con altri organismi nelle popolazioni. Gli individui di una popolazione sono caratterizzati da grande varietà: l’insieme di tutti i geni nelle diverse forme alleliche di tutti i membri della popolazione è definito pool genico. La diversità dei caratteri all’interno di una popolazione è determinata dalla riproduzione sessuale e dalle mutazioni. RIPRODUZIONE SESSUALE MUTAZIONI Con la riproduzione sessuale si può creare con materiale genetico già esistente nuove combinazioni (ricombinazione genica). Durante la gametogenesi, infatti, il crossing-over e l’assortimento indipendente dei cromosomi determinano nuove combinazioni genetiche, per cui i gameti di uno stesso individuo non sono uguali. Le mutazioni sono fenomeni capaci di cambiare le frequenze geniche, cioè di introdurre novità all’interno di un pool genico. Mutazioni nelle cellule somatiche non sono trasmesse ai discendenti, al contrario di quelle che si verificano nelle cellule germinali. La probabilità di una mutazione di un singolo gene è in genere fra i 10-4 e i 10-9. La maggior parte delle mutazioni è di tipo recessivo e non si esprimerà; occasionalmente qualcuna sarà in grado di conferire qualche vantaggio all’individuo e allora si affermerà all’interno del pool genico. Al contrario la riproduzione asessuale è di tipo conservativo, in quanto ogni individuo produce copie di se stesso. POPOLAZIONI IN EQUILIBRIO Ogni gene presenta due forme alleliche. Definendo frequenza di un allele la misura di quanto esso sia diffuso, la somma delle frequenze delle due forme alleli che deve dare p + q = 1. L’equazione che descrive la distribuzione delle frequenze degli individui omozigoti dominanti, degli omozigoti recessivi e degli eterozigoti in una popolazione in equilibrio e l’equazione di Hardyp2 + 2pq +q2 = 1 dove p2 è la frequenza degli individui Weinberg: omozigoti dominanti, q2 quella degli omozigoti recessivi e 2pq quella degli eterozigoti. Che significato ha l’equazione di Hardy-Weinberg? Cosa ci dice sul processo evolutivo? Essa descrive la situazione di una popolazione all’equilibrio, quando le frequenze alleliche e i genotipi restano costanti nel tempo. Naturalmente si deve ammettere che non si verifichino situazioni che alterino questo equilibrio, ma ciò in realtà è vero solo per una popolazione ideale in cui sono attuati i seguenti eventi e le seguenti situazioni: Non avvengono mutazioni L’accoppiamento è casuale La popolazione si mantiene di grandi dimensioni La popolazioni è isolata dalle altre popolazioni Non avviene la selezione naturale. ALTERAZIONE DEGLI EQULIBRI Nella realtà gli eventi prima descritti non si verificano e la popolazione non si mantiene stabile nel tempo, ma si evolve. Le mutazioni trasformano gli alleli, provocando variazioni frequenze geniche. nelle L’ accoppiamento è casuale solo quando gli individui si uniscono indipendentemente dal loro corredo genetico (libero flusso genico): è casuale la distribuzione del polline ad opera del vento. Più in generale qualche aspetto del fenotipo (coda del pavone, livrea degli uccelli, criniera del leone) influenza la scelta del partner e l’accoppiamento non è più casuale (selezione sessuale). Eventi naturali possono drasticamente ridurre il numero degli individui di una popolazione, in tal caso si può presentare il fenomeno della deriva genetica (quando si verificano cambiamenti imprevedibili delle frequenze alleliche, come nei fringuelli delle Galapagos) o il fenomeno del collo di bottiglia, quando la piccola popolazione rimanente non è geneticamente uguale a quella di partenza. L’ effetto del fondatore è invece quando pochi individui si separano da una popolazione e ne costituiscono un’altra con frequenze alleliche diverse da quelle originali. Raramente una popolazione rimane isolata, in quanto si verificano fenomeni di immigrazione ed emigrazione. La selezione naturale agisce ed è la forza creatrice dell’evoluzione. Essa agisce favorendo l’individuo più adattato all’ambiente (es. Biston betularia). ESEMPI DI SELEZIONE NATURALE SELEZIONE DIREZIONALE In risposta alle condizioni presenti in nuovo ambiente o alle variazioni del vecchio, una forma estrema di un carattere in genere poco frequente diventa più comune delle forme intermedie. Altri esempi di selezione direzionale: Resistenza agli insetticidi: l’uso di quantità sempre crescenti di insetticidi ha favorito uno slittamento delle popolazioni di insetti verso fenotipi più resistenti. Resistenza agli antibiotici: l’impiego di antibiotici in infezioni banali ha distrutto le popolazioni dei microrganismi più sensibili, sostituite da altre più resistenti. SELEZIONE STABILIZZANTE Favorisce le forme intermedie di un carattere ed elimina dalla popolazione gli alleli che codificano per le forme estreme. SELEZIONE DIVERGENTE Favorisce le forme estreme e penalizza quelle intermedie: in un fringuello africano (Pyrenestes ostrinus) il becco è grosso o sottile e mai di spessore intermedio. SELEZIONE SESSUALE Nella maggior parte degli animali che si riproducono sessualmente si osservano fenotipi distinti per i maschi e per le femmine sessuale). Il (dimorfismo dimorfismo sessuale si è formato e mantenuto grazie alla selezione sessuale: i caratteri che vengono favoriti sono vantaggiosi per la riproduzione perché “piacciono” di più alle femmine. Anche le lotte tra maschi sono importanti mezzi di selezione sessuale: chi vince si accoppierà con più femmine.
