1.80 Vita ed evoluzione

Vita ed evoluzione
Cosa caratterizza un essere vivente?
L’unità fondamentale è la cellula
Le cellule si replicano
Gli organismi utilizzano l’energia
Gli individui si riproducono
Gli individui sono in relazione con l’ambiente
L’ambiente influisce sull’evoluzione
L’EVOLUZIONE CREA LA DIVERSITA’
Sin da prima che Charles Darwin
il "padre" del moderno concetto di evoluzione biologica
pubblicasse la prima edizione de
L'origine delle specie (1859)
le posizioni degli studiosi erano divise
in due grandi correnti di pensiero
una natura sostanzialmente
immutabile.
una natura
dinamica ed in continuo
cambiamento
Fissismo
fino a fine ‘700
Il fissismo/creazionismo è la teoria biologica secondo cui le specie vegetali
ed animali non hanno subito e non subiranno modificazioni nel corso del
tempo.
Le teorie fissiste erano legate
ad una interpretazione letterale della Genesi
cioè
si riteneva che
le specie esistessero così come erano state create
quindi rimaste immutate durante il passato geologico della terra
Linneo
« Se non conosci il nome, muore anche la conoscenza delle cose. »
Linneo era medico e naturalista svedese,
svolse un formidabile lavoro di riorganizzazione delle conoscenze
botaniche e zoologiche
E’ considerato il padre della moderna classificazione scientifica degli
organismi viventi
La lettera L., posta spesso a seguire delle indicazioni di nomenclatura
binomiale nei cataloghi di specie, identifica il cognome dello scienziato
Linneo
La nomenclatura binomiale
è una convenzione standard utilizzata in sistematica per conferire il nome ad
una specie. Come suggerisce il termine binomiale, il nome scientifico di una
specie viene coniato dalla combinazione di due termini:
- il primo (nome generico) porta sempre l'iniziale maiuscola
- il secondo (nome specifico) viene scritto in minuscolo
- entrambi i nomi vanno inoltre scritti in corsivo (ad esempio Homo
sapiens)
Quando, in un testo, il genere è stato precedentemente utilizzato,
il nome generico, può essere abbreviato con la sua lettera iniziale, ma non
deve mai essere omesso.
Linneo
L'importanza del sistema binomiale deriva principalmente dalla sua
semplicità e dal suo esteso uso:
1. Lo stesso nome è valido in tutte le lingue, evitando così possibili
difficoltà di traduzione
2. Ogni specie può essere identificata inequivocabilmente da due sole
parole
3. Il sistema è stato adottato internazionalmente in botanica (dal 1753),
zoologia (dal 1758) e batteriologia (dal 1980)
Linneo
Verso la fine della sua vita, Linneo avanzò l'ipotesi che potessero formarsi
specie nuove attraverso l'ibridazione e suggerì che potessero esservi delle
relazioni tra specie simili
Georges-Louis Leclerc, conte di Buffon considerò per primo l’ipotesi
evoluzionista (anche se il termine evoluzione verrà coniato più tardi dal
filosofo Herbert Spencer).
Jean-Baptiste Lamarck assegnò una notevole importanza al ruolo attivo
degli organismi nel modificarsi in risposta agli stimoli ambientali ritenendo
che l'uso di determinati organi, o parti di organi, provocasse modificazioni
in modo che essi rispondessero meglio alle esigenze di sopravvivenza
dell'animale.
In base al principio "la funzione crea l'organo" queste modifiche si
sarebbero poi trasmesse alla generazione successiva. L’accumularsi dei
caratteri acquisiti, di generazione in generazione, avrebbe determinato
l'apparire di nuove specie meglio adattate all'ambiente
Lamarck, utilizzò la giraffa come esempio della sua tesi:
un'antilope primitiva, alla quale fosse piaciuto brucare le foglie degli alberi,
avrebbe allungato il collo verso l'alto con tutte le sue forze per arrivare al
maggior numero di foglie possibile
Anche la lingua e le gambe si
sarebbero allungate e tutte
queste parti del corpo, di
conseguenza, sarebbero
diventate letteralmente un
poco più lunghe.
questo allungamento si sarebbe
trasmesso alla generazione successiva
la nuova generazione avrebbe avuto
in partenza parti del corpo più lunghe
e le avrebbe allungate ulteriormente
Lamarck
Lamarck
Charles Darwin
Avviato agli studi medici che non portò a termine, entrò al Christ's
College di Cambridge per intraprendere la carriera ecclesiastica.
L'incontro con il botanico J. S. Henslow e con il geologo A. Sedgwick
rafforzò il suo interesse per la storia naturale, in particolare per la
geologia.
Fu Henslow a proporlo quale naturalista sul brigantino Beagle che
doveva compiere la circumnavigazione del globo per motivi
scientifici e di rilevazione cartografica.
I cinque anni di viaggi (27 dic. 1831-2 ott. 1836) di cui abbiamo un
ampio resoconto nel suo Journal of researches (1839; 3a ed. def.,
1860, dal titolo A naturalist's voyage round the world) lo portarono
a visitare le isole di Capo Verde, il Brasile, la Patagonia, la Terra del
Fuoco, le coste del Cile e del Perù, l'arcipelago delle Galápagos e le
isole coralline dell'Oceano Indiano.
GALAPAGOS
1000 Km dalla costa
Le osservazioni relative ai fossili della pampa e alla distribuzione geografica
degli animali (soprattutto nelle Galápagos), saranno decisive nel
determinare il suo passaggio a una concezione evoluzionistica.
Tornato in Inghilterra, rifacendosi agli studi del geologo Lyell elaborò in The
structure and distribution of coral reef, la teoria delle scogliere coralline. Nel
1837 mise mano al suo primo quaderno sulla "trasmutazione" delle specie.
Muovendosi in un'ottica già evoluzionistica, Darwin concentrò la propria
attenzione sulle cause delle trasformazioni.
Un ruolo determinante nell'indirizzarlo a quella che sarà la spiegazione
definitiva, elaborata poi nel corso di un ventennio, furono la riflessione sulle
attività di ibridazione e selezione da parte di allevatori e floricultori per
migliorare le razze, allo scopo di ottenere diverse varietà della stessa specie.
Queste attività gli suggeriranno il concetto della selezione naturale,
a ibridare e selezionare è la natura stessa.
Nel 1856, Darwin pose mano a una estesa e sistematica esposizione
delle sue idee, per giungere alla pubblicazione, nel 1859, del celebre
volume On the origin of species: in esso affrontò le cause
dell'evoluzione fornendone quindi le prove geografiche, geologiche,
morfologiche ed embriologiche.
lotta per l'esistenza
1798
T.R.
Malthus
pubblica
anonimamente l'Essay on principle of
population: la popolazione della Terra
aumenta molto di più che non i mezzi
per nutrirsi e vivere e perciò è
impossibile che tutti sopravvivano.
variazioni dei caratteri
Nel
1853
Mendel
espone
pubblicamente la sua teoria ad un
gruppo di colleghi
divergenza dei caratteri
Tendono
a
essere
selezionate
soprattutto quelle varietà che più
divergono dal tipo parentale, essendo in
grado di occupare i posti più diversi,
nuovi e meno sfruttati nell'economia
naturale.
L'evoluzione veniva intesa, quindi, come il risultato di una selezione
delle variazioni vantaggiose nella lotta per l'esistenza (struggle of
life).
Secondo Darwin, la giraffa aveva un
collo così lungo non per un continuo
stiramento, ma perché alcune giraffe
erano nate con un collo più lungo
rispetto al normale e, più il collo era
lungo, più una giraffa aveva la
possibilità di raggiungere il cibo.
Mediante la selezione naturale, ha
preso il sopravvento la specie dal
collo lungo.
La selezione naturale spiegava
altrettanto facilmente il mantello
pezzato della giraffa: animale con il
mantello macchiato si sarebbe
confuso
con
la
vegetazione
illuminata a macchie del sole e in tal
modo avrebbe avuto la possibilità di
sfuggire a un leone a caccia di
preda.
The first diagram of an evolutionary tree from his First Notebook on
Transmutation of Species (1837) on view at the Museum of Natural
History in Manhattan
La lotta per l'esistenza
Un punto importante nella teoria darwiniana è la lotta per l'esistenza.
Essa non riguarda solo il rapporto, peraltro già descritto con efficacia da
Linneo e Buffon, tra predatori e prede, ma investe anche i membri della
stessa specie. Milioni di uova e organismi appena nati sono distrutti prima di
schiudersi o di arrivare all'età adulta. Non si vince distruggendo il nemico di
specie, o sfuggendo alla sua fame, ma arrivando sani ed integri alla
riproduzione ed alla stagione degli amori. Così gli organismi più adatti alle
circostanze sopravvivono attraverso la discendenza. Ma la minaccia più
grande per una specie può stare proprio nella prolificazione eccessiva,
mentre la ricchezza della natura ed il successo riescono solo nella costante
minaccia del disordine e della distruzione.
La selezione naturale
è il fenomeno per cui organismi della stessa specie con caratteristiche
differenti ottengono un diverso successo riproduttivo con la conseguenza le
caratteristiche che tendono ad avvantaggiare la riproduzione diventano più
frequenti di generazione in generazione.
Accanto a strutture vantaggiose, possono anche svilupparsi strutture
svantaggiose o inutili alla lotta per sopravvivere. Viene quindi in chiaro che
la variabilità nello stato di natura presenta caratteristiche molto ampie ed
impensate. Ciò significa che l'adattamento e il non-adattamento sono
conseguenze di una mutazione dei caratteri, che però è casuale. La mole di
variazioni non è prodotta dall'ambiente fisico, ma nasce da cause non
ancora precisate all'interno degli organismi stessi.
L’ Evoluzione è il progressivo ed ininterrotto accumularsi di modificazioni
successive, fino a manifestare, in un arco di tempo sufficientemente ampio,
significativi cambiamenti negli organismi viventi
Questo processo si basa sulla trasmissione del patrimonio genico di un
individuo alla sua progenie e sull'interferenza in essa frapposta dalle
mutazioni casuali
Sebbene i cambiamenti tra una generazione e l'altra siano generalmente
piccoli, il loro accumularsi nel tempo può portare un cambiamento
sostanziale nella popolazione attraverso i fenomeni di selezione naturale e
deriva genetica, fino all'emergenza di nuove specie
Si ha selezione perché
- gli individui hanno diversa capacità di utilizzare le risorse dell'ambiente e
di sfuggire a pericoli presenti (come predatori e avversità climatiche)
- i cospecifici competono per le risorse (non solo alimentari)
- le risorse a disposizione sono limitate ogni popolazione tende ad
incrementare la sua consistenza in progressione geometrica
L'insieme delle condizioni ambientali e delle relazioni con le altre specie
sussistenti ad un dato momento costituisce l‘ambiente
L’ambiente è fonte di selezione e terreno in cui si esplicano gli adattamenti
in essere
Un troppo rapido cambiamento delle condizioni, quindi, può giungere a
causare l'estinzione di popolazioni evolute nel senso di una forte
specializzazione
È importante notare che mutazione e selezione
prese singolarmente
non possono produrre un'evoluzione significativa.
La mutazione (genetica)
non farebbe che rendere le popolazioni sempre più eterogenee. Inoltre,
per il suo carattere casuale, nella maggior parte dei casi essa è neutrale,
oppure nociva, per la capacità dell'individuo che la esibisce di sopravvivere
e/o riprodursi
La selezione (ambiente)
dal canto suo, non può introdurre nella popolazione nessuna nuova
caratteristica:
tende anzi ad uniformare le proprietà della specie
Un errore concettuale comune
può essere il considerare l'evoluzione un processo di "miglioramento"
delle specie
o di semplice aumento della complessità degli organismi
o ancora più semplicemente nella capacità di "uscire vincente"
dal processo di selezione naturale
Ciò che in realtà mutazione e selezione producono è
adattamento all'habitat
e quindi, in tal senso, può comportare anche
"perdita" di caratteri e di funzionalità e una semplificazione