INTRODUZIONE ALLA BIOLOGIA, LA SCIENZA DI VITA
I grandi temi della biologia
La vita è organizzata in una gerarchia di livelli che, dall’alto verso il basso, sono: biosfera, ecosistema, comunità, popolazione, organismo, sistema di organi, organo, tessuto, cellula, organulo, molecola, atomo. Partendo dal basso, a ogni passo
verso l’alto emergono nuove proprietà, dette proprietà emergenti, che risultano dall’interazione delle componenti dei livelli
inferiori.
La dinamica degli ecosistemi comprende il ciclo della materia (sostanze nutritive e altra) e il flusso di energia. Le
sostanze nutritive passano dall’atmosfera e dal suolo ai produttori e ai consumatori, finche i decompositori non le
restituiscono all’ambiente. In un ecosistema, l’energia utilizzata dagli organismi proviene dal Sole ed esce dal sistema sotto
forma di calore.
La cellula è il sistema biologico più semplice in grado di svolgere tutte le attività vitali. La cellula eucariote contiene
organuli, come il nucleo che racchiude il DNA. Le cellule procariote sono più piccole e non hanno organuli.
L’evoluzione: il tema centrale della biologia
Le caratteristiche comuni a tutti gli esseri viventi sono: a) universalità del codice genetico; b) presenza di strutture ordinate; c) capacità di regolare le condizioni interne; d) capacità di crescere; e) capacità di trasformare l’energia; f) capacità di
reagire agli stimoli ambientali; g) capacità di riprodursi; h) presenza di tratti sviluppati nel corso dell’evoluzione.
Tutte le forme di vita vengono oggi classificate in tre domini: Bacteria, Archaea ed Euakrya.
La teoria dell’evoluzione, secondo cui le specie attuali discendono da specie esistite in passato, spiega allo stesso
tempo l’unità e la diversità della vita. Il meccanismo che guida l’evoluzione è la selezione naturale: l’ambiente “seleziona” gli
individui con caratteristiche ereditarie vantaggiose, i quali si riproducono più degli altri membri della popolazione. Con il passare delle generazioni i tratti favorevoli si accumulano nella popolazione, in un processo chiamato adattamento evolutivo.
Biologia e vita quotidiana
Conoscere i grandi temi della scienza è importante per maturare opinioni consapevoli suoi progressi scientifici e
tecnologici che hanno un impatto sulla società. L’evoluzione ha riflessi sulla vita quotidiana in contesti diversi, come la
medicina, l’agricoltura, le indagini di polizia scientifica e la conservazione dell’ambiente.
DOMANDE DI VERIFICA 1
1. Modifica le affermazioni false per farle diventare vere cambiando i termini evidenziati in neretto.
a) In quasi tutti gli ecosistemi, in ultima analisi anche i consumatori hanno come fonte di energia la luce solare. V / F b) Le
differenze nella forma dei denti tra un erbivoro e un carnivoro sottolineano il legame esistente tra la loro struttura e la loro
regolazione. V / F c) L’evoluzione delle specie per selezione naturale è un processo passivo. V / F d) Eseguire un esperimento controllato significa condurre due prove che differiscono per più variabili. V / F
2.Completa le frasi con i termini corretti, scegliendo tra i due proposti in neretto.
a) Se il tuo insegnante ti invita a guardare al microscopio delle cellule procariote, cercherai strutture dotate di nucleo /
membrana. b) Estrapolare risultati generali da numerose osservazioni specifiche è un tipo di logica detto ragionamento
deduttivo / induttivo.
3. Riporta negli appositi spazi il nome di tutti gli elementi indicati. 4. Complete the following map with the terms below.
ecosistema – luce solare – ciclo delle sostanze nutritive –
natural selection – evolution – unity of life – life
produttori – calore – energia chimica – flusso di energia –
Rispondi Qual è il ruolo della variazione ereditaria nella teoria della
consumatori – calore – decompositori
selezione naturale di Darwin?
5. Il grafico di lato mostra i risultati di un esperimento nel corso
del quale alcuni topi hanno imparato a percorrere un labirinto.
a) Formula l’ipotesi e la previsione che secondo te sono state
verificate da questo esperimento.
b) Qual era il gruppo di controllo? E quello sperimentale? Perché
è stato necessario allestire un gruppo di controllo?
c) Elenca alcune delle variabili che dovrebbero essere state controllate per non influenzare il risultato.
d) I dati confermano la tua ipotesi? Motiva la risposta.
7. Completa le frasi con i termini corretti, scegliendoli tra quelli proposti. 1. La __ attribuisce un nome agli organismi
viventi e li classifica all’interno di gruppi che vanno dalla specie al dominio. 2. Bacteria e __ sono costituiti da organismi
unicellulari __. 3. Il dominio Eukarya è formato da organismi unicellulari o pluricellulari __.
a) procarioti; b) eucarioti; c) tassonomia; d) biologia dei sistemi; e) Archaea; f) Funghi
8. Si può descrivere la biologia attribuendole una dimensione verticale e una dimensione orizzontale. Spiega che cosa
significa.
9. Descrivi i livelli di organizzazione biologica che costituiscono il tuo corpo, fornendo, per ogni livello, un esempio di proprietà che non si trova nelle parti che lo compongono.
DOMANDE DI VERIFICA 2
BARRA L ARISPOSTA O IL COMPLETAMENTO CORRETTO
1. L’albero di ciliegie del tuo giardino ospita una coppia di passeri, una colonia di formiche, un nido di vespe, del muschio e milioni
di batteri. Che cosa rappresentano, complessivamente, tutti questi organismi? a) una specie; b) una popolazione; c) una comunità; d) un ecosistema
2. Le proprietà emergenti: a) compaiono lungo l’organizzazione gerarchica della vita procedendo da un livello più grande a uno
più piccolo; b) compaiono lungo l’organizzazione gerarchica della vita procedendo da un livello più piccolo a uno più grande;
c) sono quelle che compiono al livello di cellula; d) sono quelle che caratterizzano gli ecosistemi
3. Perché i batteri e i funghi giocano un ruolo fondamentale in un ecosistema? a) perché provocano malattie che tengono sotto
controllo le altre popolazioni; b) perché decompongono i resti di organismi morti; c) perché sono produttori e creano cibo per
altre specie; d) perché sono responsabili della produzione di energia
4. Gli scienziati che scoprirono comunità biologiche in grado di prosperare al buio intorno ai camini idrotermali sul fondo degli
oceani rimasero alquanto stupiti perché non pensavano di trovare: a) organismi consumatori; b) organismi produttori; c) organismi decompositori; d) sostanze nutritive
5. Quale dei seguenti fattori dimostra meglio l’unità tra tutti gli esseri viventi? a) la discendenza con modificazioni; b) le proprietà
emergenti; c) la selezione naturale; d) struttura e funzione del DNA
6. Quale delle seguenti affermazioni sulla genetica è vera? a) i geni sono proteine prodotte dal DNA; b) le differenze tra organismi
riflettono le differenze nelle sequenze di basi del loro DNA; c) ogni organismo ha un suo esclusivo codice genetico; d) ogni molecola di DNA è un singolo filamento costituito da basi
7. L’idea centrale che dà senso a tutta la biologia è: a) il metodo scientifico; b) l’evoluzione; c) la correlazione tra struttura e funzione; d) l’unità nella diversità
8. L’aye-aye, una proscimmia della foresta pluviale, ha un dito medio lungo e sottile che usa per estrarre insetti dalle fessure e dai
buchi delle cortecce. Questo legame tra struttura e funzione si è sviluppato gradualmente come risultato della: a) riproduzione;
b) selezione naturale; c) duplicazione del DNA; d) crescita della popolazione
9. Un antibiotico uccide il 99,9% di una popolazione batterica. Come ti aspetti che sia la successiva generazione di batteri? a) più
contagiosa della precedente; b) più resistente all’antibiotico; c) suscettibile all’antibiotico come la generazione precedente;
d) destinata a estinguersi a causa della drastica riduzione del numero di individui
10. Un biologo esperto di agricoltura ha osservato che, in un periodo di 10 anni, una specie di insetto che si nutre di riso è gradual
mente diventata resistente agli insetticidi. Quale delle seguenti affermazioni spiega meglio l’osservazione in termini di selezione naturale? a) gli insetticidi hanno indotto gli insetti a riprodursi più velocemente del normale; b) gli insetti dotati di una naturale resistenza agli insetticidi hanno prodotto una progenie più numerosa; c) alcuni insetti hanno imparato a tollerare gli insetticidi, trasferendo questa abilità alla progenie; d) gli insetticidi hanno indotto mutazioni negli insetti esposti alle dosi più massicce
11. Quale delle seguenti domande non ha attinenza con il campo d’indagine della scienza: a) quali organismi hanno il ruolo più
importante nell’immissione di energia nella savana? b) qual è la natura del soprannaturale? c) qual è il destino dell’Universo?
d) qual è la base storica per la divisione della popolazione umana in gruppi etnici?
12. Quale delle seguenti affermazioni distingue meglio, in campo scientifico, le ipotesi dalle teorie? a) le teorie sono ipotesi dimostrate; b) le ipotesi sono generalmente di portata ridotta; le teorie hanno una ampio potere esplicativo; c) le ipotesi sono congetture provvisorie; le teorie sono risposte correte a domande riguardanti la natura; d) le teorie non possono essere falsificate;
le ipotesi devono essere falsificate
13. Quale tra le seguenti affermazioni descrive meglio la logica del metodo scientifico? a) se la mia previsione è corretta, mi porterà a un’ipotesi controllabile; b) se la mia ipotesi è corretta, posso aspettarmi determinati risultati; c) se le mie osservazioni sono accurate, confermeranno la mia ipotesi; d) se i miei esperimenti sono corretti, dimostreranno la mia ipotesi
14. Considera la seguente affermazione: “Se tutti vertebrati hanno le costole, e le tartarughe sono vertebrati, allora anche le tartarughe hanno le costole.” Si tratta di un esempio di: a) ragionamento induttivo; b) ragionamento deduttivo; c) ipotesi; d) teoria
15. In quale di queste successioni le strutture sono correttamente disposte in ordine di complessità crescente? a) cellula –
organo – tessuto – sistema; b) tessuto – organo – cellula – sistema; c) tessuto – cellula – sistema – organo; d) cellula –
tessuto – organo – sistema; e) sistema – organo – tessuto - cellula
16. La teoria di Darwin, così come è stata esposta nell’Origine delle specie, verteva principalmente: a) sul modo in cui si estinguono le specie; b) sull’origine della vita; c) sull’adattamento evolutivo delle specie all’ambiente; d) sui sistemi riproduttivi delle specie; e) sulla trasmissione dei caratteri ereditari
17. Per ogni lettera della colonna a sinistra (lettere), scrivi il numero dell’esempio corrispondente.
a) prole in eccesso
1 le antilopi più lente nella corsa vengono cattura più facilmente dai leoni
b) selezione naturale
2 i pavoni con la ruota più vistosa attraggono maggiormente le femmine
c) progressivo accumulo di tratti vantaggiosi 3 gli antenati delle giraffe avevano un collo più corto
d) diverso successo riproduttivo
4 anche se sembrano tutte uguali, ogni zebra è diversa dall’altra
e) variabilità individuale
5 una carpa è in grado di deporre anche più di un milione di uova
