Multiple Territories – Territori Multipli
Collana multidisciplinare di scienze umane e sociali
diretta da
Francesco Stoppa e Roberto Veraldi
Comitato Scientifico
Salvatore Abbruzzese (Trento), Alfredo Agustoni (Chieti), Nebojsa Bojovic
(Belgrado), Domenico Britti (Catanzaro), Bruno Callieri (Roma) Paolo Capri
(Roma), Geronimo Cardia (Pescara), Antonio Castorina (Roma), Folco Cimagalli
(Roma), Benito Cristobal Gomez (Madrid), Renzo D’Agnillo (Pescara), Giampiero
Di Plinio (Pescara), Andrea Di Stefano (New Hampshire - USA), Flavio Felice
(Roma), Stefania Fulle (Chieti), Donatella Furia (Pescara), Ciro Gennaro Esposito
(Pescara), Lia Ginaldi (L’Aquila), Annalisa Goldoni (Pescara), Luigi Guarnieri
Calò-Carducci (Teramo), Slobodan Gvzodenovic (Belgrado), Anita Lanotte
(Roma), Angelo Livreri Console (Palermo), Fabrizio Maimone (Roma), Pierfranco
Malizia (Roma), Simone Misiani (Teramo), Antonio Pacinelli (Pescara), Giuliana
Parodi (Pescara), Davide Pietroni (Pescara), Rocco Reina (Catanzaro) Valentina
Sabàto (Roma), Massimo Sargiacomo (Pescara), Stevka Smitran (Teramo), Antti
Teittinen (Helsinki), Daniele Ungaro (Teramo), Giuseppina Varone (Pescara),
Riccardo Venturini (Roma).
Comitato di Redazione
Coordinatore: Pierfranco Malizia (Roma);
Francesco Anghelone (Roma), Paolo Giuntarelli (Roma) , Simone Misiani (Teramo),
Alberto Zonno-Renna (Fondazione “E. Giorgiani” - Brindisi).
Segreteria di redazione:
Massimiliano Berarducci (Pescara), Damiano De Cristofaro (Pescara), Domenica
Panzera (Pescara), Giordana Truscelli (Pescara)
Contatti
Edizioni Universitarie Romane - tel. +39 06491503
[email protected]
Presentare una nuova linea editoriale, una
nuova collana, è sempre un momento difficile; le novità a volte sono solo il frutto di
aggiustamenti dettati dal mercato e non sono
ancorati all’esperienza scientifica. In questo
caso, in maniera del tutto fortuita, si è deciso
di lanciare una sfida, di dare corpo ad un
nuovo progetto editoriale che, anche alla
luce dei recenti provvedimenti ministeriali,
tenesse conto del respiro internazionale e
dell’attenzione verso il referaggio anonimo.
Una piccola (anche se presente da anni con
le sue pubblicazioni a carattere scientifico)
casa Editrice qual è le Edizioni Universitarie
Romane non si sottrae all’obbligo morale
di offrire prodotti di evidente qualità nelle
scienze teoriche e applicate. Ecco perché è
nata questa sfida, con il suo comitato scientifico internazionale che guarda, oltreché
all’Italia, tanto al Nord Europa che ai Paesi
emergenti (ad esempio la Serbia), con la
presenza di ricercatori e scienziati nelle
discipline più varie (il titolo Territori Multipli sottostà a queste premesse), che hanno
maturato significativi contatti con mondi
accademici diversi dal loro e soprattutto
che hanno conoscenza dell’importanza di
un meticciamento culturale e interdisciplinare vero, per una produzione scientifica
che abbia una sua pregnanza di carattere
glocale ed una sua degna collocazione nel
panorama internazionale.
L’invito rivolto agli scienziati delle varie
discipline già presenti all’interno del Comitato Scientifico, è stato per noi il segno di
una competizione vinta; ma, la vera vittoria
sarà sapere che anche altri vorranno partecipare a questo grande e ambizioso sogno.
Il nostro è un primo tentativo, una prima
tappa, una prima via verso una ricerca libera ma attenta alle regole condivise e non
autoreferenziali.
Francesco Stoppa
Università G. d’Annunzio, ChietiPescara
Darwin tra Scienza, Storia e Società
150° anniversario della pubblicazione di
Origine delle Specie
A cura di
Francesco Stoppa e Roberto Veraldi
Edizioni
Universitarie
Romane
A cura di Francesco Stoppa e Roberto Veraldi
Tutte le copie devono recare il contrassegno della SIAE.
Riproduzione vietata ai sensi di legge (legge 22 Aprile 1941, n. 633 e successive modificazioni; legge 22 Maggio 1993, n. 159 e successive modificazioni) e a norma delle
convenzioni internazionali.
Senza regolare autorizzazione scritta dell’Editore è vietato riprodurre questo volume,
anche parzialmente, con qualsiasi mezzo, compresa la fotocopia, sia per uso interno o
personale, che didattico.
I fatti e le opinioni espressi in questo volume impegnano esclusivamente l’Autore.
© Copyright 2010 by Gaia s.r.l.
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tel. 06. 49.15.03 / 06.49.40.658 / 06.44.36.13.44 - fax 06.44.53.438
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Finito di stampare nel gennaio 2011 dalla Gaia srl.
Ideazione grafica di Gian Luca Pallai
Darwin tra Scienza, Storia e Società
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A cura di Francesco Stoppa e Roberto Veraldi
Darwin tra Scienza, Storia e Società
Sommario
Darwin tra Storia e Scienza all’Università G.d’Annunzio di Chieti-Pescara
Francesco Stoppa e Roberto Veraldi...........................................................................9
Il conflitto tra scienza e fede: da questione ideologica a problema culturale
F............. Fatichenti.......................................................................................21
Scienza e fede due vie per una sola verità
Michele Giulio Masciarelli........................................................................... 33
La specie microbica fra concezione e applicazione
Gianluigi Cardinali.......................................................................................57
La vita nelle grotte, un modello darwiniano di evoluzione
Adriano Antonucci.......................................................................................67
Le strategie evolutive dei più piccoli: il modello dei batteri
Luigina Cellini............................................................................................. 77
Charles Darwin: viaggio di un naturalista intorno al mondo
Silvano Agostini.......................................................................................... 89
Evoluzione e costituzione
Giampiero di Plinio.....................................................................................103
A generalised historical trajectory for charles darwin’s specimen collections, with a case study of his coral reef specimen list in the natural history
museum, london.
Brian R Rosen and Jill Darrell...................................................................129
Charles Darwin: l’importanza di nascere geologo
Guido Chiesura...........................................................................................191
Il cibo nell’evoluzione umana
Fabio Verginelli, Renato Mariani-Costantini.............................................197
A cura di Francesco Stoppa e Roberto Veraldi
Selezione Naturale e Locomozione: l’influenza del pensiero Darwiniano
negli studi sul movimento animale
Carlo M. Biancardi e Alberto E. Minetti................................................... 227
Fossili e molecole raccontano la storia dell’uomo
Olga Rickards.............................................................................................245
Alfred Russel Wallace: l’altro uomo dell’evoluzione
Federico Focher.......................................................................................... 263
Scienze umane e scienze della natura nel dibattito scientifico del XIX
secolo:l’apporto della linguistica
Carlo Consani.............................................................................................273
Teoria delle emozioni ed ereditarietà nel pensiero di Darwin
Germana Pareti.......................................................................................... 285
Teoria dell’evoluzione e psicometria tra Darwin e Galton
Aristide Saggino.........................................................................................297
La pigrizia del sentimento
Andrea Pitasi............................................................................................. 309
L’evoluzione e le scienze sociali nelle teorie del mutamento
Vincenzo Corsi............................................................................................329
Darwin e l’architettura
Paolo Bettini............................................................................................... 343
Charles Darwin e i linguaggi del romanzo vittoriano: innovazioni e variazioni sul testo letterario
Emanuela Ettorre....................................................................................... 359
Oltre Darwin
Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto..........................................................373
Darwin tra Scienza, Storia e Società
373
Alessia Argentieri, Ana Mirt, Germana Battista, Nicolò Fabrizio,
Noemi Gentilezza, Chiara Del Greco, Amelia Di Corso, Federica
Patriarchi, Melania Zocaro, Lorenza Di Lena
Oltre Darwin “Mio solo svago e mia sola occupazione durante tutta la mia vita è stato
il lavoro scientifico e l’entusiasmo per questo lavoro mi fa dimenticare per
qualche tempo, o allontanare del tutto, i miei malesseri quotidiani. Non ho
quindi da riferire intorno al resto della mia vita se non la pubblicazione dei
miei numerosi libri”
Il contributo che il Liceo Scientifico “R. Mattioli” di Vasto ha voluto dare
al Convegno “Darwin tra Scienza, Storia e Società”, risponde alla tipicità
degli attori, adolescenti che si interrogano per la prima volta su un tema
così complesso come quello dell’ Evoluzione.
Il gruppo dei dieci studenti simula un simposio scientifico dove
gli intervenuti si confrontano sul concetto di evoluzione e analizzano
il contributo dato dalle ricerche darwiniane alla scienza, alla storia e
alla società, addentrandosi anche nei complicati meandri dell’ evoluzione dei sistemi viventi, con un allargamento di prospettiva che dai
geni alle popolazioni, alle specie si estende fino alle comunità e agli
ecosistemi.
La performance scelta dai giovanissimi conferenzieri se da un lato
conferisce leggerezza alla trattazione dall’altra permette di analizzare
molteplici aspetti da posizioni diverse e spesso distanti.
Nel documento sono riportati i contenuti dei singoli interventi che
nel corso del convegno sono stati arricchiti da una presentazione di
power point.
Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
A cura di Germana Battista. Coordinatrice : Prof.ssa Rosa Lo Sasso
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Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
Introduzione
Evoluzione, varietà, selezione, adattamento, DNA, competizione, eredità, progresso: tutte parole che rientrano nel vocabolario e nella cultura di
ognuno di noi e che sono direttamente collegate alle domande fondamentali
che ci poniamo riguardo all’origine dell’uomo e alla sua evoluzione.
Quando i nostri antenati hanno cominciato a camminare su due
gambe?
Come si sono sviluppati organi tanto complessi e perfetti come l’occhio
o il rene?
Come risalire all’origine del linguaggio e della coscienza di sé?
Molte le domande, poche le risposte sicure. Si sa con certezza che la
massa del cervello dell’uomo in tre milioni di anni è triplicata, che molte
specie si sono evolute e altre sono scomparse, ma non si sa come si sono
generate certe varianti e perché alcune di esse si sono affermate e altre no.
Pensare in termini evoluzionistici è essenziale per poter avere una visione
prospettica e generale della vita, rinunciando all’idea che non sempre ciò
che appare positivo a noi è da considerarsi altrettanto positivo dal punto
di vista più generale dell’evoluzione della Terra e dei milioni di esseri
viventi che l’abitano.
L’importanza di Darwin per la storia della scienza e della cultura
umana è largamente testimoniata dal fatto che intorno alla sua opera e
all’evoluzione della sua teoria si è sviluppata un’autentica «industria del
pensiero» . Che continua oggi a ragionare, sulla base della documentazione
che ha lasciato, su come egli arrivò a concepire l’ipotesi che la selezione
naturale costituisca il meccanismo che diversifica le specie e le rende
adattate all’ambiente.
Il fissismo
Sin da prima che Charles Darwin, il “padre” del moderno concetto
di evoluzione biologica, pubblicasse la prima edizione de L’origine delle
specie, le posizioni degli studiosi erano divise in due grandi correnti di
pensiero che vedevano, da un lato, una natura dinamica ed in continuo
cambiamento, dall’altro una natura sostanzialmente immutabile.
Oltre Darwin
375
Della prima corrente facevano parte scienziati e filosofi vicini all’ Illuminismo francese, come Maupertuis, Buffon, La Mettrie, che rielaboravano il
meccanismo di eliminazione dei viventi malformati proposto da Lucrezio
nel De rerum natura ed ipotizzavano una derivazione delle specie le une
dalle altre. Alla fine del 1700 la teoria predominante era ancora quella
della fissità, dello scienziato Linneo, che definiva le varie specie come
entità create una volta per tutte e incapaci di modificarsi o capaci entro
ben determinati limiti. Tali concetti si ispiravano al concetto gerarchico
della scala naturae, medievale, ma con radici profonde nella Genesi biblica,
nella filosofia aristotelica e platonica e nei pitagorici come Timeo.
Secondo il Fissismo le specie non possono trasformarsi in altre specie
e restano fisse nelle loro caratteristiche. Sembra un concetto semplice e
chiaro, invece ha un margine di ambiguità, seppur limitato; ciò è dovuto
all’incertezza che si è sempre avuta nel definire in modo univoco cosa sia
una «specie».
La specie
Le definizioni prevalenti si incentrano sul concetto di interfecondità
e considerano appartenenti alla stessa specie gli individui che potenzialmente si possono accoppiare, dando prole feconda. Ci sono però casi
particolari e riguardanti gruppi molto affini, per i quali questa definizione
risulta inadeguata. Anche il termine ebraico mîn «specie (creata)», che
troviamo nella Genesi, ha un significato che si presta a una certa elasticità
e potrebbe significare un raggruppamento più ampio di quello che viene
oggi indicato come «specie»: per esempio il cane, il lupo e la volpe potrebbero considerarsi come appartenenti a un’unica «specie» e derivare da un
progenitore comune attraverso la variabilità che si ha normalmente nella
discendenza (cane, lupo e volpe, in quest’ottica, sarebbero razze diverse,
non specie diverse).
Insomma, i confini della «specie» possono essere più stretti o più ampi,
e sono da definire «fissisti» tutti coloro che ritengono invalicabili i limiti
della «specie» (indipendentemente da quanto essa sia ragionevolmente
considerata ampia).
376
Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
La teoria dell’evoluzione di Darwin
La teoria dell’evoluzione di Darwin si basa su 5 osservazioni-chiave e
sulle conclusioni che se ne traggono
1. Le specie sono dotate di una grande fertilità e producono numerosi
discendenti che possono raggiungere lo stadio adulto.
2. Le popolazioni rimangono grosso modo delle stesse dimensioni, con
modeste fluttuazioni.
3. Le risorse di cibo sono limitate, ma relativamente costanti per la maggior
parte del tempo. Da queste prime tre osservazioni è possibile dedurre
che verosimilmente in ogni ambiente ci sarà tra gli individui una lotta
per la sopravvivenza.
4. Con la riproduzione sessuale generalmente non vengono prodotti due
individui identici. La variazione è abbondante.
5. Gran parte di questa variazione è ereditabile.
Il sostegno dei fossili…
Il sostegno che Darwin cercava per la sua teoria dell’evoluzione lo trovò,
in parte, nella geologia. La teoria di Darwin richiedeva infatti un “tempo
profondo” di centinaia di milioni di anni per trasformare le prime forme
viventi nelle specie attuali, e l’unico supporto a questa ipotesi veniva
proprio dalle datazioni degli strati rocciosi fornite dai geologi.
…e della genetica
La teoria della selezione naturale prevede che all’interno di tale variabilità, derivante da mutazioni genetiche casuali, nel corso delle generazioni
successive al manifestarsi della mutazione, vengano favorite (“selezionate”) quelle mutazioni che portano gli individui ad avere caratteristiche
più vantaggiose in date condizioni ambientali, determinandone, cioè, un
vantaggio adattativo (migliore adattamento) in termini di sopravvivenza
e riproduzione.
I principi fondamentali su cui si basa la selezione naturale sono:
• il principio della variazione: che afferma che tra gli individui di una
Oltre Darwin
377
popolazione esiste una variabilità dei caratteri;
• il principio dell’adattamento: secondo il quale alcuni individui (i “più
adatti” all’ambiente) presentano caratteri che offrono un vantaggio di
sopravvivenza e di riproduzione e, di conseguenza, i loro tratti fenotipici diventano prevalenti nella popolazione;
• il principio dell’ereditarietà: che localizza nei geni l’origine della
variabilità delle caratteristiche fenotipiche trasmissibili ai discendenti
per mezzo della riproduzione.
L’importanza della fitness
È la capacità di un genotipo di riprodursi e di trasmettersi alla generazione successiva, conferendo un vantaggio riproduttivo all’individuo che
lo possiede. La fitness si riferisce, quindi, alla capacità di produrre prole;
poiché il numero di discendenti che un individuo può generare dipende
sia dalla sua capacità di arrivare allo stato adulto, sia dalla sua fertilità,
possiamo considerare la fitness come il prodotto di due componenti, la
vitalità e la fertilità:
fitness = vitalità × fertilità;
La fitness è influenzata dall’ambiente in cui l’organismo vive, infatti, lo
stesso fenotipo può avere fitness diverse in ambienti diversi.
La selezione naturale
Anche se la fitness è spesso riferita al genotipo, il bersaglio della selezione naturale è l’organismo in toto, e deriva dalle interazioni delle diverse
fitness genotipiche.
La selezione naturale può essere distinta in tre tipi:
• La selezione direzionale , che si verifica quando un determinato genotipo ha una fitness più elevata rispetto agli altri e, di conseguenza, la
frequenza del fenotipo corrispondente tenderà ad aumentare.
• La selezione stabilizzante , invece, si verifica quando il fenotipo medio è
favorito rispetto agli estremi. Questo tipo di selezione, quindi, si oppone
378
Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
ai cambiamenti, mantenendo stabili le diverse forme fenotipiche.
• La selezione diversificante, detta anche disruptiva, favorisce i fenotipi
estremi, a scapito di quello intermedio. Questo tipo di selezione ha
una notevole importanza perché determina un aumento della diversità
genica all’interno delle popolazioni e, di conseguenza, promuove la
speciazione.
Si parla inoltre di selezione negativa, o purificante, intendendo la rimozione selettiva di alleli rari che sono dannosi.
L’ adattamento
L’adattamento è l’insieme delle caratteristiche, sia strutturali sia comportamentali, che sono state favorite dalla selezione naturale perché aumentano le possibilità di sopravvivenza e di riproduzione di un organismo
nel suo habitat naturale. L’adattamento è la conseguenza dei cambiamenti
del pool genico che avvengono all’interno delle popolazioni in seguito alle
pressioni selettive dell’ambiente, che favoriscono individui con fitness più
elevata. Tuttavia, si deve precisare che il concetto di adattamento è relativo,
perché ciò che può essere adatto in un ambiente può non esserlo in un altro
e, in seguito a variazioni ambientali, caratteristiche vantaggiose possono
diventare svantaggiose e/o viceversa. Inoltre, in natura l’adattamento non
è mai perfetto, ma risulta come compromesso tra le esigenze adattative
delle diverse caratteristiche di un organismo.
Oggi …oltre darwin….la biologia evoluzionistica
La biologia evoluzionistica studia la storia degli esseri viventi e i
meccanismi che ne generano la diversità. È basata sui principi generali
dell’adattamento all’ambiente e della casualità associata alla trasmissione
ereditaria dei geni. Cerca di chiarire l’origine di tutte le caratteristiche
degli organismi e occupa quindi una posizione centrale nelle scienze
biologiche.
La biologia evoluzionistica ha inequivocabilmente dimostrato che tutti
gli organismi si sono evoluti negli ultimi 3.5 miliardi di anni a partire da
Oltre Darwin
39
un unico antenato comune. Numerosi eventi specifici che hanno contrassegnato questo percorso sono ben documentati, e i meccanismi genetici ed
ecologici alla base dei cambiamenti evolutivi sono oggi descritti e analizzati
nell’ambito di un’unica, solida teoria scientifica: quella dell’evoluzione
biologica. I metodi, i concetti e il tipo di approccio scientifico della biologia evoluzionistica hanno portato e continueranno a portare importanti
contributi non solo a discipline come la biologia molecolare, la biologia
dello sviluppo, la fisiologia e l’ecologia, ma anche in altri campi, come per
esempio la psicologia, l’antropologia e le scienze informatiche.
Ma cos’è l’evoluzione?
L’evoluzione biologica consiste nel cambiamento delle caratteristiche
ereditarie di gruppi di
organismi nel corso delle generazioni. In una prospettiva a lungo termine, l’evoluzione è la
discendenza con modificazioni lungo diverse linee evolutive a partire
da antenati comuni. In
una prospettiva a breve termine, l’evoluzione è il continuo adattamento
di gruppi di organismi alle sfide e ai cambiamenti dell’ambiente. L’evoluzione dunque ha due componenti principali: la ramificazione delle linee
di discendenza ed i cambiamenti ereditabili che avvengono nell’ambito
di ciascuna linea.
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Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
Quali sono le basi dell’evoluzione?
• L’EVOLUZIONE PER SELEZIONE NATURALE
La biologia evoluzionistica ha le sue fondamenta teoriche negli studi
svolti nel diciannovesimo secolo da Charles Darwin e Alfred Russell.
• ANALISI FILOGENETICHE
I recenti sviluppi delle tecniche di sequenziamento del DNA e la disponibilità di computer sempre più potenti permettono, attraverso l’“analisi
filogenetica”, una ricostruzione precisa delle relazioni evolutive tra
specie
• VARIABILITÀ MORFOLOGICA E MOLECOLARE
La variabilità è una caratteristica fondamentale nell’evoluzione. Lo
studio della variabilità a livello molecolare (DNA e proteine) chiarisce
i processi genetici alla base dei cambiamenti evolutivi.
• I REPERTI FOSSILI
I fossili sono importanti in quanto forniscono indizi sulle origini evolutive degli adattamenti.
..e gli scopi?
La biologia evoluzionistica cerca di spiegare la grande varietà con la
quale si presenta la vita sulla terra. I due obiettivi principali della biologia
evoluzionistica sono di ricostruire la storia della vita sulla terra e di capire
i processi evolutivi che l’hanno caratterizzata.
Come si studia l’evoluzione?
Con metodi molecolari e statistici che permettono di stimare le differenze e le somiglianze tra le specie nella loro anatomia, nei geni, e in
altre caratteristiche. Da queste analisi è possibile identificare le relazioni
di parentela tra le specie e la sequenza temporale secondo la quale le loro
caratteristiche si sono evolute.
Analizzare la variabilità genetica di una specie che dipende da pro-
Oltre Darwin
381
cessi evolutivi come le mutazioni che agiscono a livello del DNA, la deriva
genetica e la selezione naturale.
Attraverso il “metodo comparativo”, che confronta in specie diverse
la relazione tra una certa caratteristica e l’ambiente in cui vivono, è poi
possibile identificare relazioni di causa-effetto prodotte dall’evoluzione.
Perché la biologia evoluzionistica è importante?
La biologia evoluzionistica permette di definire non solo come e perché gli organismi sono diventati ciò che sono, ma anche quali processi di
modificazione sono attualmente in corso.
Il concetto di risposta dell’organismo al cambiamento ambientale, tema
fondamentale della biologia evoluzionistica, sta diventando sempre più
importante in termini di impatto scientifico sulla società. Viviamo infatti
in un mondo in costante cambiamento, in gran parte dovuto alle attività
umane. La biologia evoluzionistica può senza dubbio contribuire ad una
maggiore capacità predittiva sulle conseguenze a medio e lungo termine
dei danni ambientali di natura antropica (siano essi deforestazioni, utilizzo
incontrollato di pesticidi o riscaldamento globale) ed alla promozione di
una maggiore consapevolezza nella società su tali temi
Risposta dell’organismo al cambiamento ambientale
Viviamo in un mondo in costante cambiamento, in gran parte dovuto
alle attività umane. La biologia evoluzionistica può senza dubbio contribuire
ad una maggiore capacità predittiva sulle conseguenze a medio e lungo
termine dei danni ambientali di natura antropica (siano essi deforestazioni, utilizzo incontrollato di pesticidi o riscaldamento globale) ed alla
promozione di una maggiore consapevolezza nella società su tali temi.
Approccio evolutivo in campo biologico
Si basa su diversi concetti:
1. l’interazione fra casualità e adattamento, considerati come cause an-
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Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
tagoniste del cambiamento biologico;
2. la variabilità in quanto caratteristica tipica dei sistemi biologici;
3. l’importanza della biodiversità.
Qual è il contributo della biologia evoluzionistica alla società?
L’evoluzione biologica non è soltanto un fenomeno che riguarda il passato, ma è anche presente oggi, attorno a noi, nella nostra vita quotidiana.
Un processo evolutivo sta accadendo in questo momento nel nostro tratto
digestivo, nei prati, nei boschi, nei campi coltivati e negli ospedali. Per
organismi a vita breve, come batteri ed insetti, l’evoluzione può avvenire
in un arco di tempo molto breve.
Le applicazioni che influenzano la nostra vita
• EVOLUZIONE DELLE MALATTIE EREDITARIE NELL’UOMO
Alcune malattie genetiche, come la fibrosi cistica, sono causate da
mutazioni che si ritrovano ad elevate frequenze in certe popolazioni europee. I genetisti stanno studiando quale sia il motivo per cui
mutazioni deleterie vengono mantenute ad alte frequenza in queste
popolazioni. Questo ci aiuterebbe a capire in maniera più completa
quali sono i meccanismi fisiologici in cui è coinvolto questo gene
• PRODOTTI NATURALI DALLE RANE VELENOSE
La conoscenza dei rapporti evolutivi tra le specie ha portato per
esempio alla scoperta di sostanze utili presenti nelle rane velenose del centro e sud America. Queste sostanze hanno applicazioni
mediche per la loro azione stimolante per il cuore e come antidolorifici.
Ambiente e conservazione
Il punto di vista evoluzionistico è importante sia nella conservazione che nella gestione delle risorse rinnovabili. L’analisi della struttura
genetica di specie rare o in pericolo di estinzione ci aiuta a pianificare
Oltre Darwin
383
adeguate strategie di conservazione. Studiando la composizione genetica
di piante selvatiche possiamo scoprire nuovi geni utili al miglioramento
delle specie coltivate. Inoltre, lo studio degli adattamenti delle piante a
terreni inquinati ci aiuta a capire come recuperare e riqualificare terreni
degradati.
Agricoltura e risorse naturali
Lo studio dei meccanismi evolutivi ci aiuta a comprendere gli
adattamenti sviluppati dagli organismi patogeni che danneggiano le
piantagioni, come per esempio la loro resistenza ai pesticidi. Inoltre,
i metodi della genetica evoluzionistica vengono usati per identificare
diversi stock genetici in specie di interesse commerciale (per esempio in diverse specie di pesci), per studiare le loro rotte migratorie
e le differenze nelle caratteristiche fisiologiche, riproduttive e della
crescita
Scoperta di sostanze naturali utili
Migliaia di sostanze naturali vengono utilizzate in medicina, nella
produzione e la conservazione dei cibi, in ambito cosmetico, biotecnologico
e industriale, e nel controllo delle specie infestanti. Molte sostanze utili
all’uomo devono però ancora essere scoperte. La biologia evoluzionistica
consente la ricerca mirata di queste sostanze perché è in grado di predire
gli adattamenti degli organismi alle diverse situazioni ambientali, e perché
permette di identificare i rapporti di parentela con specie che hanno già
fornito molecole utili.
Quando una sostanza utile all’uomo viene scoperta in una specie rara,
ci aiuta ad identificare quali altre specie più accessibili e diffuse devono
essere analizzate ed eventualmente sfruttate.
Il tamoxifen, ad esempio, un medicinale utilizzato nel trattamento
del cancro al seno, è stato sviluppato a partire da una sostanza trovata
inizialmente in una specie di albero in pericolo di estinzione, il tasso del
Pacifico.
384
Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
Salute e medicina
Lo studio dei legami tra geni e malattie genetiche, l’identificazione
e la localizzazione nel genoma di geni associati a patologie ereditarie,
come per esempio la fibrosi cistica, ci aiuta a capire quali varianti geniche
aumentano il rischio di essere affetti da determinate malattie e quali alterano le risposte ai trattamenti farmacologici. La biologia evoluzionistica ci
aiuta anche a scoprire le origini e l’epidemiologia delle malattie infettive,
a capire lo sviluppo della resistenza agli antibiotici nei microrganismi
patogeni, ed infine a comprendere le funzioni fisiologiche ed i bisogni
alimentari dell’uomo.
Biotecnologie
Competenze in campo genetico, sistematico ed evoluzionistico sono
state molto importanti per lo sviluppo dei processi bio-industriali che
utilizzano microrganismi.
Comprensione della specie umana
La biologia evoluzionistica ha contribuito notevolmente a conoscere
le nostre origini, i rapporti di parentela con le altre specie e la storia e il
significato della variabilità tra individui e tra popolazioni. La sua applicazione allo studio dell’uomo ha un profondo impatto sulle discipline
umanistiche come la letteratura, le arti e la filosofia.
Il contributo alla biologia…
• BIOLOGIA DELLO SVILUPPO
Recenti studi, che hanno avuto come oggetto diverse specie di animali,
dimostrano come una grande parte della loro diversità sia evoluta in
seguito a cambiamenti avvenuti in un set comune di geni regolatori.
L’organizzazione di tali geni è stata studiata in dettaglio in organismi
modello, come il moscerino della frutta, ed effetti genetici analoghi
sono stati in seguito individuati in una grande varietà d’organismi.
Oltre Darwin
385
• L’ALBERO DELLA VITA
Il progresso nei metodi molecolare, morfologico e computazionale
consentono di definire e descrivere in modo esauriente la diversità e la
storia evolutiva di tutte le forme viventi. In particolare, il progetto “L’albero della Vita” (Tree of Life) si propone di fornire un sistema unitario
ed integrato per classificare e riconoscere le relazioni filogenetiche tra
tutti gli organismi.
…e alle scienze di base
• ORIGINI DELL’UOMO
Gli studi sulla variabilità nelle popolazioni umane, le recenti analisi del DNA estratto da reperti fossili, ed una sempre più completa
documentazione fossile, hanno consentito di comprendere meglio la
comparsa e l’evoluzione dell’uomo e della sua cultura.
Qual è il contributo della biologia evoluzionistica alle scienze di
base?
• ha stabilito che tutti gli organismi si sono evoluti sulla terra a
partire da un antenato comune nel corso di oltre 3.5 miliardi
d’anni;
• ha sviluppato metodi per ricostruire le relazioni filogenetiche, o di
parentela, tra gli organismi;
• ha descritto le modalità con cui le specie si formano e si estinguono a
partire sia dai reperti fossili sia dalla variabilità osservata oggi negli
ecosistemi;
• ha sviluppato e messo alla prova teorie generali che spiegano l’evoluzione
dei tratti fenotipici, compresi caratteri complessi quali la cooperazione
e la senescenza;
• ha compiuto sostanziali progressi nella comprensione dell’evoluzione
a livello molecolare;
• ìha rivelato molti aspetti dell’evoluzione umana.
386
Liceo Scientifico “R. Mattioli” Vasto
Contributi ad altre discipline biologiche
L’evoluzione ha un ruolo centrale nella comprensione dei fenomeni
biologici, tanto che scienziati in diverse aree della biologia considerano
almeno parte della loro ricerca di tipo evoluzionistico. Questi sono soltanto
alcuni dei recenti risultati ai quali la biologia evoluzionistica ha contribuito
in modo sostanziale.
Biologia molecolare
Gli approcci evolutivi hanno permesso di comprendere la funzione e
l’organizzazione dei processi molecolari all’interno delle cellule. Alcuni
esempi sono la ricostruzione e l’analisi funzionale delle sequenze proteiche
ancestrali e la comprensione dell’importanza dei diversi tipi di DNA. Le
ricerche in biologia evoluzionistica hanno quindi un ruolo importante
nell’indirizzare lo studio dei meccanismi molecolari che si trovano alla
base di tutti i caratteri complessi
Biologia dello sviluppo
Negli ultimi anni i rapporti tra biologia dello sviluppo e biologia evoluzionistica si sono sempre più intensificati, anche grazie agli studi sui geni
coinvolti nello sviluppo degli organismi. In alcuni casi, per esempio, gli
stessi geni svolgono ruoli sorprendentemente equivalenti nello sviluppo di
specie molto diverse come insetti e mammiferi, ma in altri casi i ruoli sono
differenti. Gli studi in corso stanno aiutando a comprendere la funzione
di questi geni e, da ultimo, ad identificare la serie di eventi che portano
un uovo fertilizzato a trasformarsi in un complesso organismo adulto.
Fisiologia ed anatomia
La biologia evoluzionistica ha a lungo influenzato lo studio dell’anatomia e della fisiologia, sia animale che vegetale. La collaborazione tra
queste discipline porterà ad ulteriori importanti contributi, alcuni dei
quali influenzeranno anche lo studio della fisiologia umana e delle disci-
Oltre Darwin
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pline annesse. I concetti rigorosi, i metodi e l’analisi comparativa propri
della biologia evoluzionistica possono ampliare le nostre conoscenze sui
meccanismi fisiologici e sui rapporti tra morfologia e funzione, e possono
quindi essere applicati anche a discipline come la medicina, l’agricoltura
e la veterinaria.
Neurobiologia e comportamento
Fin dai suoi albori, lo studio del comportamento animale ha avuto
una forte componente evolutiva, poiché tra i suoi obiettivi c’era proprio la
comprensione dell’evoluzione dei tratti comportamentali e del loro valore
adattativo. Lo studio evolutivo del comportamento animale e la psicologia
comparata si integrano in numerose aree di ricerca, per esempio nello studio dell’apprendimento e dei meccanismi adattativi implicati nei processi
cognitivi nell’uomo.
Applicazioni al di fuori della biologia
Le interazioni tra biologia evolutiva ed altre scienze analitiche, in
particolare la statistica e l’economia, hanno sempre dato ottimi risultati.
Alcuni dei metodi statistici di base, tra cui l’analisi della varianza e la
path analysis, sono stati inizialmente sviluppati da biologi evoluzionisti.
Inoltre gli algoritmi realizzati per simulare la selezione naturale in sistemi
biologici sono spesso utilizzati in informatica e nelle scienze dei sistemi.
Conclusioni
Parlare di Darwin e delle sue idee significa parlare di noi stessi, del
nostro tempo e delle sue radici ideologico-culturali .
È certamente possibile affermare che Darwin sarebbe oggi ben soddisfatto del proprio lavoro: dalla geologia alla paleontologia, dalla botanica
alla zoologia e, ora, la biologia molecolare ci dicono che siamo sulla strada
giusta per capire da dove veniamo, e forse dove stiamo andando.
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A cura di Francesco Stoppa e Roberto Veraldi
