laboratorio evoluzione
Marcello Sala
CAVALLI E GIAGUARI
Una mandria di cavalli pascola in una valle
Un gruppo si separa e migra in un’altra valle
attraverso uno stretto passaggio
Succede poi che una frana ostruisce il passaggio:
le due popolazioni restano isolate geograficamente
La popolazione che rimane (A)
e la popolazione che è migrata (B)
sono composte di 15 animali adulti
Sono state misurate le lunghezze delle zampe
di tutti individui
Popolazione A
Lunghezza zampe:
109, 84, 90, 104, 92, 101, 98, 98, 89, 101, 104, 95,
98, 115, 92
Popolazione B
Lunghezza zampe: 102, 99, 102, 100, 103, 99, 101,
101, 102, 102, 102, 98, 103, 100, 101
Come rappresentare graficamente
le lunghezze delle zampe
delle due popolazioni?
Quale di queste due
popolazioni
ha le zampe più lunghe?
- confronto tra il più alto
dell’una e dell’altra
ma non è indicativo
dell’intera popolazione
- confronto tra la somma delle
misure dell’una e dell’altra
ma solo se il numero è lo stesso
- confronto tra le medie
La popolazione B ha maggiore lunghezza media delle zampe
come se i cavalli si ridistribuissero in parti uguali
la lunghezza complessiva delle zampe
La domanda era paradossale: le popolazioni non hanno zampe
“quale popolazione ha cavalli con le zampe più lunghe?”
I figli sono uguali ai genitori?
I figli assomigliano ai genitori
ereditano i caratteri biologici dei genitori
ma sono anche un po’ diversi (dai genitori e tra loro)
Supponiamo che la lunghezza delle zampe sia un carattere
ereditario:
come saranno le popolazioni A e B dopo qualche generazione?
perché?
Nei figli si mescolano i caratteri dei genitori
le differenze all’interno di A e di B diminuiscono
popolazione B: si accoppiano cavalli con zampe più lunghe
popolazione A: si accoppiano cavalli con zampe più corte
figli B con zampe più lunghe dei figli A
la differenza tra le medie di A e di B aumenta
(deriva genetica)
La popolazione A e
la popolazione B
sono due razze diverse?
Serve un criterio condiviso: la media?
Le medie delle due popolazioni
sono abbastanza diverse?
“abbastanza”: opinione non criterio
Nella popolazione A l’individuo più diverso dalla media
quanto è diverso? E nella B?
Distanza (differenza di misure) tra media e
altezza dell’individuo più lontano dalla media
misura (approssimativa) della dispersione: A B
diversità all’interno delle popolazioni
tra le popolazioni
Rappresentare nel grafico
una popolazione C
che potrebbe essere
una razza diversa
Sono razze (sottospecie) se
popolazioni omogenee all’interno e
con medie molto diverse
tra una popolazione e l’altra
Ma medie di che cosa?
Quali sono i caratteri importanti
per distinguere le razze?
Nell’esempio dei cavalli scelta
la lunghezza delle zampe
ma…
quali caratteri sono importanti
per distinguere ad es. i cani?
Sono caratteristiche importanti per i cani ?
Per i cani ad es. è importante l’odore
(riconoscimento intraspecifico e rituali di accoppiamento)
Un conto è ciò che accade nel “territorio” della natura
un conto è la “mappa” che lo scienziato se ne fa
scegliere più caratteristiche e
verificare se sono importanti per la vita di quella specie
Un criterio quantitativo: misurare la diversità del DNA
(materiale da cui dipende l’ereditarietà:
trasmesso fisicamente da genitori a figli
nel corpo dei figli influenza lo sviluppo dei caratteri)
Popolazioni separate di cavalli A e B:
dopo molte generazioni non c’è più la barriera geografica
una delle due migra e le due popolazioni si riuniscono:
che cosa succederà?
Si accoppiano cavalli con zampe lunghe e corte
figli con zampe di lunghezza intermedia:
si rimescolano i caratteri (ibridazione)
Tra due popolazioni isolate aumentano le diversità
può essere che qualcuna riguardi l’accoppiamento
Se cavalli di due popolazioni diverse non possono più
accoppiarsi o fare figli a loro volta fecondi
(isolamento riproduttivo)
allora che cosa succede?
le due popolazioni sono diventate specie diverse
(speciazione allopatrica)
E se all’interno di una popolazione si forma un gruppo
di individui che non si accoppiano più
con individui dell’altro gruppo
o con loro non fanno più figli a loro volta fecondi…?
specie diverse anche se vivono nello stesso territorio
(speciazione simpatrica per isolamento riproduttivo)
Popolazioni separate di cavalli A e B
Arrivano dei giaguari
predatori dei cavalli
possono impedire che alcuni cavalli
sopravvivano e si riproducano
mentre altri sopravvivono e si riproducono
in base a qualche diversità nelle loro caratteristiche
giaguaro elemento selettivo per i cavalli
Quale delle due popolazioni
è più probabile che si estingua
e quale è più probabile che sopravviva
e che quindi abbia la possibilità di
riprodursi e di evolvere?
Lunghezza delle zampe velocità di corsa:
media A 98 cm - media B 101 cm
Ma…
velocità
… i giaguari non
mangiano le medie o
le lunghezze
ma i cavalli lenti
B (media più alta)
si estingue perché
tutti gli individui
vengono predati
Alcuni individui
di A hanno zampe
materialmente
lunghe tanto da
permettere loro
di scappare e di
dare origine a
nuove generazioni
più alte
Qual è il fattore vantaggioso che permette
ad alcuni cavalli di sopravvivere?
La velocità maggiore di quella del giaguaro
resa possibile dalla maggiore lunghezza delle zampe
Sempre la maggiore lunghezza è un vantaggio?
Può essere, ad es., che, se le erbe sono alte e folte,
i cavalli più bassi non siano visti dal predatore e sopravvivano
Allora, in generale, che cosa permette
che ci siano individui che sopravvivono?
la variazione (diversità) rende possibile una sopravvivenza
e quindi una riproduzione differenziata
Se il carattere vantaggioso è ereditario, le generazioni
successive lo avranno in misura sempre maggiore (evoluzione)
La dispersione attorno alla media
è una misura della variazione
E se i cavalli che riescono a scappare
sono tutti maschi o tutte femmine?
Loro riescono a sopravvivere, ma non ci sarà riproduzione
non ci sarà una nuova generazione
la popolazione si estingue
