laboratorio evoluzione
PELLI COLORATE
Marcello Sala
Elio e Marisol vanno
in vacanza al mare
Fin dal primo giorno stanno
per ore in spiaggia al sole
Dopo due settimane
Elio ha la pelle molto scura, come Marisol
Qual è la causa del colore scuro della pelle?
Le cellule della pelle producono un pigmento scuro, la melanina
C’è qualche vantaggio ad avere pelle scura se esposti al sole?
Protegge dalle scottature e dai tumori alla pelle
L’abbronzatura è un adattamento all’esposizione al sole?
Dà un vantaggio in quelle condizioni ambientali
Finite le vacanze Elio e Marisol tornano in città e
dopo un mese la pelle di Elio si è schiarita, quella di Marisol no
Dopo tre mesi la pelle di Elio è tornata chiara, come era prima
di andare al mare, quella di Marisol è rimasta scura
ma questo non preoccupa né lei né Elio:
perché non li preoccupa?
Marisol è nera dalla nascita:
la sua famiglia viene dal Sahara Occidentale
Che differenza c’è tra la pelle scura di Elio
e quella di Marisol?
Elio
la pelle reagisce
producendo melanina
finché è esposta al sole
Marisol
sempre
la pelle produce melanina
a cominciare dalla nascita
In entrambi i casi si tratta dello stesso adattamento?
In entrambi i casi è condizione vantaggiosa
rispetto all’esposizione al sole
in entrambi i casi avviene attraverso
la produzione di melanina nella pelle,
ma
nel caso di Elio
trasformazione reversibile
che interessa un individuo
nell’arco della sua esistenza
nel caso di Marisol
carattere irreversibile
ereditario
della popolazione d’origine
La produzione di melanina nella pelle è un carattere
ereditario, allora
perché nella pelle di Elio, che è un “bianco”,
si produce melanina?
Capacità della pelle di produrre melanina (gene)
presente sia in Elio che in Marisol
diverso il sistema di controllo
della produzione di melanina
che dipende da geni “regolatori”:
nel caso di Elio la produzione di melanina si può
“spegnere” quando l’esposizione al sole si riduce
Come può essere avvenuto questo cambiamento
durante l’evoluzione?
Ipotesi: le popolazioni dei “neri“ durante l’evoluzione
hanno perso il meccanismo di controllo del processo
di produzione della melanina
Però: tutti gli umani sono discendenti da una popolazione
che viveva in Africa equatoriale, e quindi nera,
i bianchi europei sono discendenti
di popolazioni emigrate dall’Africa
Quale altra possibilità è compatibile con il fatto che
sono i “bianchi” a essere discendenti di popolazioni di “neri”?
Le popolazioni dei “bianchi“ durante l’evoluzione
hanno acquisito il meccanismo di regolazione del
processo di produzione della melanina
Quale vantaggio evolutivo ci sarebbe nell’avere pelle chiara?
Favorisce l’assorbimento delle radiazioni solari
necessarie alla produzione della vitamina D indispensabile
per lo sviluppo delle ossa (assorbimento del Ca)
Ma la pelle chiara protegge meno dalle scottature
e dai tumori della pelle: e allora?
Vantaggio e svantaggio dipendono dall’ambiente:
ambiente con un eccesso di
ambiente con scarsità di
radiazione solare (Africa Eq.)
radiazione (Nord Europa)
prevale il vantaggio della
prevale il vantaggio
difesa (pelle scura)
dell’assorbimento (pelle chiara)
Quale la causa del cambiamento evolutivo pelle scura chiara?
la migrazione da ambienti più esposti a ambienti meno esposti
alla radiazione solare
Cambiamenti evolutivi
sulla base del processo di
riproduzione differenziata
a partire dalla variazione
(“selezione naturale”)
Allora perché gli inuit che vivono
sui ghiacci dell’estremo Nord
non sono di pelle chiara?
ipotesi: nelle popolazioni migrate dall’Asia nella zona artica
- non presenti mutazioni che danno la pelle bianca o
- tempo non sufficiente al processo di “selezione naturale”
Ma anche se avessero la pelle chiara
l’esposizione al sole sarebbe molto ridotta
per via dei vestiti
Ma allora gli inuit vivono nel clima artico
senza esservi adattati?
Anche adattamenti fisici ereditari meno visibili
vantaggiosi nel clima freddo (minore sudorazione)
Adattati per evoluzione culturale
sfruttando le risorse dell’ambiente:
si tramandano tecniche di produzione
di abiti e oggetti
che proteggono dal freddo
la loro alimentazione permette di
assumere vitamina D
direttamente dagli alimenti
(grasso di pesce)
C’è un vantaggio per gli inuit
nell’avere occhi “a mandorla”?
Ipotesi: vantaggioso avere palpebre che
riducono l’ingresso di luce sulle distese di neve
Perché gli occhi a mandorla
ce l’hanno anche i cinesi e
in generale gli asiatici,
anche se non vivono sui ghiacci?
Ipotesi: non carattere adattativo, ma variazione casuale
non svantaggiosa trasmessa alle generazioni seguenti
I Boeri immigrati dall’Olanda in Sud Africa
ancora oggi portatori di una malattia in
percentuale molto più elevata della media mondiale:
perché una mutazione svantaggiosa si è trasmessa?
Tutti discendenti da una popolazione molto piccola
poche famiglie imparentate tra di loro
con questo carattere
La pelle del polpo (del camaleonte, di altri animali) può
cambiare colore e disposizione dei colori, in modo da
assomigliare all’ambiente in cui si trova (video)
È un carattere vantaggioso?
Mimetismo: permette di sfuggire alla vista dei predatori
Questo cambiamento di colori della pelle
assomiglia all’abbronzatura dell’uomo?
cellule della pelle in grado
di colorarsi diversamente
cellule in grado di produrre
pigmenti diversi (e di eliminarli)
cambiamenti diversi
a seconda dell’ambiente
sistema molto complesso
di regolazione (geni regolatori)
capace di reagire alle percezioni
È molto più complesso di quello dell’uomo
La pelle dell’uomo ci mette giorni a cambiare colore;
come mai quella del polpo ci mette pochi secondi?
Il colorante non viene fabbricato al momento dalle cellule
si trova concentrato in depositi nelle cellule (cromatofori)
al momento opportuno si diffonde
(le cellule stesse si estendono alla superficie della pelle)
Come fa la pelle a colorarsi “al momento opportuno”?
Circuiti di reazione: la radiazione luminosa di diversi colori
stimola dei recettori
oppure, percepita dal sistema visivo, attiva impulsi nervosi
diversi ricevuti dai cromatofori
diffusione di diversi coloranti come reazione
È lo stesso polpo:
mimetismo?
No (colori visibili)
Altra ipotesi?
Segnalazione
Segnali emotivi
Vantaggi?
Rapporto con l’ambiente
e riproduzione
Sistema molto complesso
di regolazione
Il polpo “impara” a mimetizzarsi?
No, il suo corpo è fatto in modo tale da reagire così
intere specie di polpi hanno questa capacità
carattere ereditario
È una caratteristica evolutiva?
Vantaggiosa per la sopravvivenza e la riproduzione
Ipotesi: risultato di una riproduzione differenziale
attraverso generazioni e generazioni
(“selezione naturale”)
Quale meccanismo nelle cellule perché la pelle si colori?
produzione (o rilascio) di pigmenti
produzione (o attivazione) di enzimi specifici
geni che producono (o attivano) quegli enzimi
attivazione di quei geni in quelle cellule
interruttori genici e regolatori
Quale meccanismo nelle cellule perché la pelle si colori
in risposta a stimoli dall’esterno…?
produzione (o rilascio) di pigmenti
produzione (o attivazione) di enzimi
geni che producono (o attivano) quegli enzimi
attivazione di quei geni in quelle cellule…
… in relazione a un stimolo
sensibilità allo stimolo circuito stimolo-reazione
interruttori genici e “fattori di trascrizione”
