Evoluzione e selezione naturale

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Università degli Studi di Ferrara – SSIS VIII Ciclo
Evoluzione e selezione naturale
Unità didattica di Scienze della Vita – Classe A060
Silvia Saltarelli
Mappa
La
variabilità
La storia
Basi genetiche
dell’evoluzione
Evoluzione
Il fatto
Le
prove
La
selezione
Misconcezioni
Il Fatto
Evoluzione: processo di variazione ereditaria che si svolge nelle specie
con il trascorrere del tempo.
Le prove
La
biogeografia
Selezione
artificiale
L’osservazione
diretta microevoluzione
Il caso Biston
betularia
I fossili
Resistenza a
farmaci o
insetticidi
Anatomia comparata –
le strutture analoghe
ed omologhe
Osservazione diretta - microevoluzione
• La selezione artificiale: l’uomo ha sempre
•
selezionato nelle specie che alleva i caratteri che
preferisce. Dalle mucche che fanno più latte, alle
pannocchie più grosse. E lo fa facendo incrociare fra
loro gli individui che hanno i caratteri cercati.
Selezione naturale in tempi rapidi – la farfalla
Biston Betularia
• La resistenza acquisita: insetticidi e antibiotici che
inizialmente uccidono quasi il 100% degli insetti (o dei
batteri) dopo qualche tempo “smettono di
funzionare”. Si sono selezionati gli individui
resistenti.
Biogeografia
La distribuzione delle specie sulla
Terra.
Esempio – I marsupiali
Che senso può avere la presenza di
famiglie così affini in due luoghi così
lontani, senza che ve ne sia traccia da
altre parti?
Bisogna considerare lo spostamento delle
placche continentali, a questo punto si
può più agevolmente pensare ad un
antenato comune.
Distribuzione odierna
Fossili
Fossili con forme di vita
diverse dalle attuali ma
con certe similitudini.
Permettono di costruire
alberi filogenetici e
ipotizzare antenati comuni
a più specie.
Soprattutto rendono
evidente il cambiamento
nel corso del tempo
Strutture omologhe
La presenza di
strutture somiglianti
ma aventi diversa
funzione in piante ed
animali suffraga
l’ipotesi dell’antenato
comune
Teoria dell’evoluzione di Darwin e Wallace
•Gli organismi generano organismi
simili
•Il numero di individui che
sopravvivono è piccolo rispetto ai
nati
•In ogni popolazione vi sono
differenze fra i singoli organismi,
alcune sono ereditabili.
•Che individui riusciranno a
riprodursi con maggior successo è
determinato dalle interazioni fra
questi e l’ambiente
•Dopo un periodo di tempo
sufficientemente lungo vi è un
accumulo di cambiamenti tale da
differenziare gruppi di organismi.
VARIABILITA’
EREDITARIETA’
SELEZIONE
TEMPO
Popolazione: gruppo di organismi della
stessa specie che si riproducono tra
loro in un certo spazio e tempo.
Pool genico: somma di tutti gli
alleli di tutti i geni di tutti gli
individui della popolazione.
Nel tempo alcuni alleli di una popolazione possono
aumentare di numero ed altri calare. L’evoluzione
è l’accumulo nel tempo di questi cambiamenti
Fitness: misura del successo evolutivo di un
individuo si misura in base al numero di figli che
si sono riprodotti.
Negli organismi è presente una VARIABILITA’ GENETICA
non sempre visibile nei fenotipi.
Il sequenziamento del DNA e altre tecniche di analisi
permettono di vedere come molti caratteri sono espressi
da geni differenti composti a loro volta da diversi alleli.
Le diverse possibili combinazioni portano alla variabilita.
Fornisce un modello.
Grazie a questo possiamo
misurare i cambiamenti
delle frequenze alleliche
nelle popolazioni naturali
Mutazioni: cambiamenti ereditari del
genotipo
Causate da vari
fattori: raggi X,
ultravioletti,
composti chimici,
errori di trascrizione
del DNA
Quante?
Forniscono la
variabilità
Sono indipendenti dal
potenziale vantaggio o
svantaggio per l’individuo
La frequenza è
bassa, ma i geni di un
individuo sono tanti
 ogni essere umano
ha circa due nuove
mutazioni
Flusso genico: ingresso o uscita di
alleli dal gruppo per migrazione
Popolazione
Deriva genetica: in popolazioni
troppo piccole, dove il caso può
essere determinante
1. Effetto del fondatore: popolazioni che si originano a partire da
un piccolo gruppo. Es gli Amish di Lancaster, Pennsylvania (nanismo e
polidattilia)
2. Effetto collo di bottiglia: la popolazione viene ridotta per cause
esterne, la sua variabilità genetica può calare di molto. Es la caccia
che nell’800 ha quasi sterminato il leone marino (popolazione
omozigote per 21 loci).
Accoppiamenti non casuali: una delle spinte di selezione
principale, come vedremo dopo, gli individui si accoppiano scegliendo
il partner, non per caso
La riproduzione
sessuata
Combinazione di
due differenti
genomi parentali
Aiutata
dall’esincrocio
Assortimento
indipendente dei
cromosomi
durante la meiosi
Crossing over e
ricombinazione
genetica
Cloni con
sporadiche
mutazioni
La riproduzione
asessuata
Diploidia ed eterozigosi
Permette la
“sopravvivenza”
di alleli recessivi
letali (e quindi la
variabilità)
Inoltre in diversi casi
l’eterozigote presenta
qualche vantaggio
adattativo rispetto
all’omozigote dominante
In eterozigosi infatti gli
alleli letali non si
esprimono e l’individuo può
arrivare alla riproduzione
Ad es. nell’anemia
falciforme gli
individui eterozigoti
sono più resistenti
alla malaria
Collegamento col territorio ed
educazione alla salute, le valli di
Comacchio erano zona malarica.
Beta-talassemia e anemia mediterranea
La selezione
Cosa viene selezionato?
L’intero FENOTIPO
che comprende:
Caratteristiche
fisiche
comportamentali
fisiologiche
Dall’interazione di diversi geni
Ed è determinato
Dall’interazione fra i geni e l’ambiente
Come può essere la selezione?
Selezione stabilizzante: viene
preferito il carattere medio agli
estremi.
Es. Storni – n° medio
uova 5
Selezione divergente: vengono
preferiti i caratteri estremi al medio
Salmoni argentei del
Pacifico :
I maschi possono essere
sessualmente maturi a 2
anni (Jack) o 3
(Hooknose)
Selezione direzionale: viene
preferito uno dei due estremi
L’esempio già visto della
Biston betularia
Selezione frequenza dipendente:
contribuisce a mantenere equilibrati
due fenotipi
Aiuta il
polimorfism
o
Selezione sessuale
Il fenotipo più numeroso
subisce maggiormente la
pressione selettiva
Es. interazioni preda-predatore;
oppure una delle selezioni che
interagiscono nei salmoni visti prima
Nella riproduzione le femmine sono una delle
risorse limitanti  i maschi lottano quindi fra
loro (in maniera diretta o indiretta) e
successivamente le femmine scelgono
È così che si selezionano (molto
velocemente) determinati caratteri, alcuni
altrimenti poco adatti all’ambiente
circostante
Adattamento
Cos’è alla fine
l’adattamento
?
Diversi significati:
•Sintonia con l’ambiente
•Una particolare caratteristica (ad es
l’occhio) che aiuta a integrare ambiente
e organismo
•Processo evolutivo che produce
organismi sempre più in sintonia con
l’ambente
Attenzione il processo di selezione avviene sul “materiale”
a disposizione.
Es. se avessi dovuto “progettare” una giraffa probabilmente
avrei fatto un’organizzazione corporea diversa, ma anche la
giraffa deriva dall’antenato comune di tutti i mammiferi (e ha
solo 7 vertebre cervicali).
Errori e misconcezioni
Parlando di evoluzione spesso si hanno
idee erronee su diversi aspetti.
Vediamo i principali
L’evoluzione
quindi è una
teoria sull’origine
della vita?
No, di come si è
evoluta DOPO essere
cominciata, non si
occupa dell’origine.
NO, non meglio, adatti
abbastanza all’ambiente del
momento, che può cambiare, e
ciò che è adatto oggi può non
essere adatto domani.
Non importa essere perfetti
basta essere abbastanza adatti
Quindi
l’evoluzione è
come una scala,
gli organismi
diventano
sempre meglio
Ma quindi gli
organismi si
sono evoluti
per CASO?
No il caso dà la
variabilità, su cui
poi la selezione
agisce. E la
selezione NON è
casuale.
…gli
organismi
CERCANO
di
adattarsi…
Attenzione! Evoluzione
vuol dire selezione dei
geni più adatti, ma non si
possono ottenere i geni
adatti SFORZANDOSI
La selezione
naturale dà
agli organismi
ciò di cui
hanno
bisogno…
No, può solo selezionare fra la
variabilità ESISTENTE. Se il gene
che “serve” in una popolazione non
c’è non può venir “creato” dalla
selezione
Dal dizionario.
Teoria:
1) Modo di pensare, idee, ipotesi
Tanto è
solo una
teoria…
2) Nella scienza una spiegazione
di qualche aspetto del mondo
naturale argomentata e basata
su fatti e prove.
Gli scienziati non
dibattono del SE
l’evoluzione esista,
questo è certo, ma
del COME avvenga.
L’evoluzione è una
teoria in crisi,
nemmeno gli
scienziati sono
d’accordo e ci
credono ormai!
Il fatto che non ci siano TUTTI i fossili
di transizione, non implica che
l’evoluzione non abbia avuto luogo.
Mancano le
forme fossili
intermedie,
questo
smentisce
l’evoluzione
La fossilizzazione è un processo molto
raro, è difficile che un organismo si
conservi.
In ogni caso molti fossili di transizione
sono stati trovati.
Bibliografia e sitografia
• Curtis – Barnes “invito alla Biologia”,
Zanichelli, 2003
• Mitchell et alii “Zoologia”, Zanichelli,
1991
• Russell “genetica”, Edises, 1998
• http://evolution.berkeley.edu/
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