I meccanismi dell`evoluzione
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I meccanismi dell’evoluzione Genotipo, fenotipo e pool genico Il fenotipo di un individuo sono i suoi caratteri fisici e comportamentali Il genotipo di un individuo è l’insieme dei geni del suo genoma, che, controllando la produzione delle proteine, determinano il fenotipo dell’individuo Il pool genico è l’insieme di tutti i geni di una popolazione LA SELEZIONE NATURALE agisce sul FENOTIPO e quindi FAVORISCE O RIDUCE LA DIFFUSIONE DEL GENOTIPO CHE L’HA PRODOTTO La selezione naturale altera il pool genico in una popolazione Alleli ed evoluzione La selezione naturale può cambiare la frequenza di un determinato allele, cioè la percentuale con cui un allele si presenta in una popolazione sul totale del numero di alleli per quel gene (frequenza allelica) 100 90 80 70 INTERVIENE LA SELEZIONE NATURALE 60 FREQUENZA50 ALLELICA 40 30 20 10 0 TEMPO La selezione naturale non provoca cambiamenti genetici negli individui, ma favorisce o elimina alleli già presenti La selezione naturale agisce sugli individui, ma l’evoluzione si manifesta sulla popolazione La variabilità La mutazioni causano la comparsa di nuovi geni e alleli La ricombinazione degli alleli causata dalla riproduzione sessuale determina la comparsa di nuovi genotipi AA aa Aa Le ricombinazioni alleliche Avvengono in tre momenti: • Meiosi • Crossing over • Fecondazione Ricombinazioni alleliche Mutazioni producono nuovi genotipi su cui agisce la selezione naturale Equilibrio delle popolazioni di Hardy-Weinberg Una popolazione è in equilibrio (cioè non si evolve) se • Non si verificano mutazioni • Non si verificano migrazioni di individui • La popolazione è formata da un numero elevato di individui • Non si verifica selezione naturale Le migrazioni Sono definite come flusso di geni tra popolazioni Le migrazioni agevolano la diffusione di alleli vantaggiosi all’interno di una specie e contribuiscono a preservare l’identità di specie tra gli individui appartenenti a diverse popolazioni Migrazione Assenza di migrazione In assenza di migrazioni, i nuovi alleli prodotti dalle mutazioni non si diffondono in tutta la specie. L’isolamento di una popolazione porta, a lungo andare, alla differenziazione genetica dalle altre popolazioni e quindi alla comparsa di nuove specie Dimensioni della popolazione In una popolazione di grandi dimensioni, in assenza di selezione naturale, la frequenza allelica rimane costante In una piccola popolazione gli alleli possono scomparire in poche generazioni Un cerchio = 50 individui Su una popolazione di 400 individui, trecento a seme verde e cento a seme giallo, è estremamente improbabile che si riproducano solo gli individui a seme verde, quindi la generazione successiva sarà genotipicamente uguale a quella precedente Un cerchio = un individuo In una popolazione di pochi individui, è probabile che solo i piselli a seme verde si riproducano, se per esempio l’unico individuo a seme giallo muore prima di raggiungere la maturità, e quindi l’allele per il seme giallo può estinguersi in poche generazioni. Piccole popolazioni possono andare incontro, nell’arco di poche generazioni, ad un impoverimento della varietà genetica, differenziandosi così dalle altre popolazioni della medesima specie. L’alterazione genica casuale in piccole popolazioni si chiama deriva genica Collo di bottiglia Se una popolazione, o addirittura un’intera specie, attraversa un periodo di drastica riduzione numerica, può andare incontro ad un cambiamento nelle frequenze alleliche e alla riduzione della variabilità genetica Effetto del fondatore Se una nuova popolazione viene generata da un singolo individuo, questa popolazione avrà soltanto gli alleli del fondatore, e sarà quindi diversa dalla popolazione originale a cui apparteneva il fondatore Popolazione originaria Fondatore Nuova popolazione La selezione naturale E’ il fattore che influenza più marcatamente le variazioni geniche e alleliche Influisce sul fenotipo Consente agli individui più adatti di riprodursi maggiormente e di trasmettere i propri geni La selezione naturale è divisa dai biologi in tre categorie, in base agli effetti che ha sui fenotipi • Selezione direzionale • Selezione stabilizzante • Selezione dirompente Selezione direzionale Favorisce gli individui che presentano una caratteristica posta ad uno dei due estremi dell’intervallo di distribuzione quantitativa di un dato carattere Sono favoriti i fenotipi più grandi o più piccoli della media Se per esempio consideriamo il carattere “grandezza dell’animale”, la selezione naturale si dice direzionale se favorisce gli individui più grandi o più piccoli della media Aumenta quindi il numero di animali più grandi o più piccoli Nel grafico a destra , per esempio, la selezione favorisce gli individui più grandi. Se prima il maggior numero degli individui aveva grandezza 20, ora il picco si è spostato sulla grandezza 30. E’ aumentata la grandezza media degli individui Numero di individui Taglia Selezione stabilizzante Favorisce gli individui posti ad un valore medio di un determinato carattere La selezione stabilizzante agisce quindi contro gli individui che si discostano dalla media, che diminuiscono quindi di numero Selezione dirompente Favorisce gli individui che hanno valori estremi per il carattere Si formano due picchi distinti di individui con caratteristiche opposte Diverse forme di selezione naturale Componenti biotiche Componenti abiotiche agiscono sugli Individui selezionando I più adatti La presenza di altri organismi causa selezione naturale in vari modi: • Competizione per le risorse • Predazione (che seleziona sia prede che predatori) • Selezione sessuale • Selezione tra consanguinei (altruismo) Se due specie interagiscono esercitano a vicenda pressioni selettive si parla di coevoluzione (predazione, simbiosi) Forze selettive opposte Diverse forme di selezione naturale possono interagire su un individuo, anche in modo opposto Nel pavone la necessità di sedurre le femmine contrasta con quella di sfuggire ai predatori Il lungo collo permette alla giraffa di avere molto cibo a disposizione, ma la rende vulnerabile quando beve
