laboratorio evoluzione
VESTIGIA
[Richard Dawkins, Il più grande
Spettacolo della Terra,
Mondadori 2010]
Marcello Sala
Questo animale è adattato alla vita in acqua? Perché?
Forma idroidinamica – pinne – respirazione acquatica
Differenze…?
Branchie/polmoni
Orientamento della coda verticale/orizzontale
Come fa il delfino a vivere in acqua
se non può ricavare ossigeno dall’acqua?
Esce dall’acqua per respirare con i polmoni
(narice sfiatatoio)
Lo sfiatatoio è largo per far entrare aria a sufficienza:
quando è sotto non entra acqua?
Lo sfiatatoio funziona come valvola grazie a
un complesso sistema muscolare (adattamento)
Che funzione ha la coda
in pesci e delfini?
Dà spinta al corpo
Perché il delfino ha la coda orizzontale?
È un vantaggio per il movimento di uscita dall’acqua
Un pesce con polmoni potrebbe modificare
il proprio movimento nello stesso senso?
La struttura della colonna vertebrale gli consente
solo un movimento laterale
Perché allora è possibile nei delfini?
I delfini hanno una colonna vertebrale da mammiferi
Colonna vertebrale di mammifero (canide)
pesce
vista dal dorso
vista dal fianco
anfibio
Perché i delfini hanno
colonna vertebrale da mammiferi
polmoni come tutti i mammiferi e…
allattano come i mammiferi?
Sono mammiferi
hanno con gli altri mammiferi
un antenato comune più recente (220 Ma) che con i pesci (500 Ma)
I delfini come gli altri cetacei e i sirenidi
sono mammiferi che
si sono evoluti in forme adatte
all’ambiente acquatico
a partire da 55 Ma fa
Vacca di mare
(sirenide)
ricostruzione di
Basilosaurus (35-40 Ma fa)
Gli adattamenti più recenti dei cetacei
come il sistema valvolare dello sfiatatoio
o la coda orizzontale
sono esito della selezione naturale
necessari per superare i vincoli posti da
strutture più profonde e basilari
(polmoni, colonna vertebrale)
ereditate dagli antenati mammiferi
Il nervo laringeo ricorrente
per raggiungere la laringe
segue il nervo vago
nella giraffa
scendendo per oltre 2 m
e poi risalendo:
è un adattamento?
Gli embrioni di tutti i vertebrati hanno archi branchiali
Nei pesci si sviluppano come organi di sostegno delle branchie
Elementi seriali ciascuno collegato
a elementi muscolari nervosi e vasali
Negli altri vertebrati
i moduli branchiali
si sviluppano in
strutture diverse
non più seriali
che assumono
collocazioni diverse
I nervi si sviluppano mantenendo
il collegamento tra
sistema nervoso centrale
e organi periferici
il laringeo passa dietro
il dotto arterioso
e mantiene questa collocazione
mentre il collo si sviluppa allungato
La maggiore lunghezza del collo della giraffa
è un adattamento recente (< 50 Ma)
esito della selezione naturale
Le strutture più profonde e basilari
come lo schema di sviluppo seriale
e quindi il percorso del nervo vago
sono ereditate dall’antenato comune
di tutti i vertebrati (500 Ma)
In definitiva perché il nervo laringeo della giraffa
fa quel percorso “costoso”?
Le forme attuali sono risultato di interazione tra
vincoli dell’eredità e
adattamenti frutto del processo di selezione naturale
“… tutti gli organismi si sono formati in seguito a due leggi:
unità del tipo e condizioni di esistenza. Con ‘unità del tipo’
si intende quella fondamentale affinità strutturale che
osserviamo negli organismi appartenenti a una stessa classe
e che è del tutto indipendente dalle abitudini di vita.
Secondo la mia teoria, l'unità del tipo si spiega
con l'unità di origine. […]
Infatti la selezione naturale opera adattando le varie parti di
un vivente alle sue condizioni di vita organiche e inorganiche,
oppure avendole adattate in epoche molto remote:
in qualche caso gli adattamenti sono facilitati dall'uso e
dal disuso, mentre subiscono scarsamente l'azione diretta
delle condizioni esterne di vita e, in tutti i casi,
sono soggetti alle diverse leggi dello sviluppo.”
Charles Darwin, L’origine delle specie, 1859
Teoria della selezione naturale di Darwin:
la modificazione delle forme viventi
attraverso le generazioni
è effetto del processo di “selezione naturale”:
accentuarsi progressivo e graduale delle caratteristiche
che costituiscono vantaggi adattativi
L’obiezione di Mivart:
Mentre un collo di poco più lungo è già un vantaggio
per un animale che si nutre di foglie di alberi
un piccolo passo iniziale verso la formazione di un’ala
non potrebbe migliorare la sopravvivenza dell’organismo
(non si vola con il 2% di un’ala)
Certi organi complessi (ali, occhi) dovrebbero comparire
per intero attraverso una grande modificazione di forma
la “selezione naturale” non può spiegare l’emergere
di parti del corpo come le ali
… non sarebbe stata molto più “economica”
e quindi più probabile
una deviazione del nervo?
1. Le mutazioni sono casuali e questa
semplicemente non è avvenuta
2. Una correzione nella disposizione reciproca degli organi
molto precoce nello sviluppo embrionale
richiede una mutazione di vasta portata
(geni di più alto livello nella organizzazione)
molto più pericolosa e quindi
improbabile come mutazione vantaggiosa
L’aumento di lunghezza del nervo a ogni generazione
invece è piccolo “costo” minimo
Le formiche sono
insetti con le ali?
Maschi e regine hanno le ali
Le regine le perdono o
se le staccano dopo il volo nuziale
Avere le ali è un carattere genetico?
Le regine diventano tali per stimoli esterni
tutte hanno i geni per le ali ma la loro espressione
dipende un’interazione con l’ambiente
Avere le ali è un vantaggio?
Nella vita sotterranea
è uno svantaggio
Le formiche sono strettamente imparentate con le vespe
che sono però di origine più antica
(analisi molecolare e paleontologia)
Le formiche sono insetti
che hanno perso le ali o che
hanno acquisito la possibilità
di sviluppare le ali?
Acquisire non solo i geni
per le ali ma anche quelli
che ne controllano l’espressione
è complesso e improbabile
Più semplice la modifica nel processo di sviluppo
che costituisce un vantaggio per la vita sotterranea
(“selezione naturale” a favore)
Ma per la vita sotterranea non è inutile
una presenza parziale delle ali?
La presenza delle ali e
il loro utilizzo nell’accoppiamento
non sono caratteristiche adattative
sono vestigia dell’antenato comune con le vespe
Perché le imperfezioni rispetto all’adattamento
e gli “errori” rispetto a un “progetto” ideale
di massima efficienza ed economia
sono prove dell’evoluzione?
Proprio perché non rispondono a un progetto
di una mente esterna
bensì documentano una contingenza storica
Sono imperfezioni rispetto alla vita
dell’individuo che le porta
ma sono punti di passaggio delle modificazioni
che avvengono nella catena delle generazioni
per le dinamiche naturali dell’evoluzione
