Origine delle specie e modelli evolutivi

CAPITOLO 22
Origine delle specie e modelli evolutivi
La specie è un insieme di individui morfologicamente simili che si accoppiano e producono prole fertile. Ciò che
favorisce il mantenimento di una specie è l’isolamento riproduttivo ( isolamento che hanno organismi di diverse
specie che non si accoppiano tra loro) che può essere interrotto da flussi genici. Se viene interrotto può avvenire una
speciazione, ovvero un insieme di processi evolutivi che possono portare alla formazione di una nuova specie.
Ci possono essere due tipi di speciazione, allopatrica e simpatrica:
▪ Allopatrica, diverso territorio, quando una parte di popolazione si separa da una specie e va a formare una
nuova specie in un altro territorio.
▪ Simpatrica, stesso territorio, quando una parte di popolazione si separa da una specie e va a formare una
nuova specie nello stesso territorio ma potrebbe essere diverso habitat.
La speciazione simpatrica può essere favorita dalla poliploidia ovvero la tendenza di alcuni organismi di
moltiplicare i cromosomi (soprattutto vegetali). Questo può avvenire durante la meiosi quando i cromosomi non si
separano, non disgiunzione, e si formano due gameti diploidi e il risultato sarà un organismo tetraploide. In altri
casi la poliploidia può originare nuove specie a partire da ibridi. Un ibrido è il prodotto di due genitori di specie
differenti. Gli ibridi sono sterili poiché hanno cromosomi di due specie diverse e non possono separarli durante le
meiosi, ma se questi cromosomi raddoppiano (poliploidia) diventerebbero due per ogni specie e cosi si potrebbero
dividere durante la meiosi e l’ibrido tornerebbe fertile. Si formerebbe una nuova specie in quanto un ibrido sterile
non può essere considerato specie mentre uno fertile si. Questo avviene soprattutto nelle piante.
Gli organi vestigiali sono degli organi che in passato servivano ad una specie ma che ora non servono più e
l’evoluzione (selezione naturale) li sta eliminando. Sono una prova fondamentale dell’evoluzione.
I meccanismi per mantenere l’isolamento riproduttivo di due specie imparentate possono essere divisi in due
categorie: il meccanismo di isolamento prezigotico, che impedisce l’accoppiamento e la fecondazione tra membri
di specie differenti, e il meccanismo di isolamento postzigoto, che impedisce, a membri di specie differenti che
sono riusciti ad accoppiarsi, la produzione di prole fertile. I meccanismi postzigotici rafforzano quelli prezigotici. I
meccanismi prezigotici sono:
 Rituali Comportamentali, In alcune specie di pesci, durante la stagione riproduttiva, il maschio e la
femmina cominciano a compire una serie di approcci elaborati, se questi non avvengono non si producono
discendenti. Solo membri della stessa specie, che sono a conoscenza del rituale, potranno produrre prole.
 Segnali Visivi, Tra le lucciole, c’è il lampeggiamento che funge da richiamo per il partner, ed ogni specie ha
un proprio tipo di lampeggiamento
 Richiami sonori, lo stridio dei grilli, il canto degli uccelli che serve per identificare gli individui della
stessa specie
 Segnali chimici, che vengono lasciate o dal maschio o dalla femmina per attirare il partner.
 Differenze temporali, altre specie invece, hanno determinate stagione riproduttive. Se le stagioni
riproduttive di due specie diverse coincideranno, entreranno, nel corso del tempo, incompatibilità fisiologiche
che manterranno l’isolamento.
Se due individui di specie diverse riescono comunque ad accoppiarsi, l’isolamento postzigotico fa sì che, la prole
risulterà sterile o che non raggiunga la maturità riproduttiva.
La macroevoluzione è quella branchia della biologia che si occupa dei processi evolutivi che avvengono a livello
di grandi gruppi di individui, tipo le specie. Le prove concrete dei cambiamenti evolutivi a questo livello sono i
reperti fossili, che ci forniscono diversi modelli di cambiamento evolutivo. Esistono vari tipi di modelli evolutivi:
 Uno di questi è l’evoluzione convergente: specie diverse, imparentate alla lontana, sottoposte a pressioni
selettive simili, esempio vivere nello stesso ambiente, tendono a sviluppare adattamenti simili (cactus, stesse
struttura, ma diverso il fiore prodotto).
 Si parla di evoluzione divergente quando una popolazione si isola dal resto della specie, e sotto particolari
pressioni selettive, comincia a seguire un evoluzione differente (orso polare, tipo di orso bruno emigrato ai poli
divenuto carnivoro in assenza di piante).
 Il cambiamento filetico è quando una specie, sottoposta a pressioni di selezione direzionale, accumula
gradualmente cambiamenti fino a che può essere considerata una nuova specie.
 La cladogenesi avviene quando un’unica linea evolutiva si suddivide in due o più linee distinte. Specie
formatesi per cladogenesi hanno pertanto un antenato comune, come i fringuelli di Darwin. Uno dei processi
alla base della cladogenesi è la radiazione adattativa, quando una specie tende ad occupare tutti i territori e
quindi in ogni territorio si formerà una specie diversa.
© Federico Ferranti Corporation (in collaborazione con Alessandro D’Amico)
www.terzof.altervista.org
Talvolta, a favorire la radiazione adattativa è l’assenza di specie presistenti, che, nella maggior parte dei casi, si
sono estinte. L’estinzione più massiccia di tutte si verificò nel Permiano, quando si estinsero l’80% delle specie
esistenti. L’estinzione di massa più conosciuta è indubbiamente quella dei dinosauri, avvenuta nel Cretaceo. A
provocarla sembra sia stato un meteorite di 10km di diametro che, entrando in collisione con la Terra, avrebbe
alzato un gran cumulo di polvere per mesi determinando una condizione di buio. Molti sono scettici, perché
comunque affermano che l’estinzione di dinosauri sia avvenuta in un lunghissimo periodo di tempo.
Stando all’ipotesi degli equilibri punteggiati, la cladogenesi è il modello evolutivo principale, e credono che la
selezione naturale opera tra le specie così come tra gli indiviidui.
Esistono delle caratteristiche biologiche che non si possono spiegare mediante la selezione di tipo naturale. Una di
queste caratteristiche è la socialità degli insetti. Il più alto grado di socialità si è venuto a sviluppare negli isotteri
(termiti) e negli imenotteri (api, vespe e formiche). Queste due specie hanno sviluppato quella che i biologi
chiamano eusocialtà, ovvero una socialità molto evoluta , spinta al punto tale che ci sono degli individui nella
colonia (suddivisa in caste) che si sacrificano per gli altri. Ci sono pertanto individui all’interno di queste colonie
che non si riproducono (perché sterili, che compongono le caste sterili) ed hanno lo scopo di proteggere o
procacciare il cibo. Le caste sterili sono costituite da femmine sterili.
Ma come può un gene favorire la sterilità? La selezione naturale agisce tutte le volte per migliorare la fitness
dell’individuo, perciò dovrebbe portare all’eliminazione di questo gene. E’ nata così, per spiegare il fatto, una
nuova branca della biologia evoluzionistica, che prende il nome di selezione di gruppo (kin selection), che spiega
pertanto questo comportamento altruista che hanno gli insetti di tipo sociale. Si è arrivati a questo tipo di selezione
osservando la biologia riproduttiva di queste specie, caratterizzata dall’aplodiplodia (ciclo biologico in cui un sesso
aploide e l’altro diploide). Se la femmina produce uova fecondate, produrrà tutte quante femmine, se l’uovo non è
al contatto con lo sperma (per partenogenesi), si produrranno tutti maschi, che risulteranno essere tutti apolidi. Le
donne producono le uova e al loro fianco vi è una sorta di spermateca, contenente gli spermatozoi maschili prodotti
precedentemente. Sostanzialmente, queste possono scegliere se produrre individui maschi o individui femmine. Se
le uova vengono a contatto con lo sperma, c’è fecondazione e si producono tutte femmine. Il padre di tutti gli
individui femmine, essendo apolide, da a tutti lo stesso filamento di DNA. Le femmine tutte hanno il DNA paterno
uguale tra loro e si dicono così imparentate. In questo modo, essendo le femmine enormemente imparentate tra loro
(al 75%), si spiega il comportamento altruista di queste specie. Le femmine verranno sistemate nelle caste e a
seconda del tipo di alimentazione che riceveranno diventando sterili o fertili poiché il cibo stimolerà o meno la
produzione di ormoni. Individui sterili si sacrificano per favorire la riproduzione di altri individui, che
geneticamente parlando, sono praticamente uguali a loro. Solo a questo punto, il comportamento altruistico, ha un
significato biologico.
Una colonia di formiche potrebbe essere paragonata ad un organismo umano. Ogni formica sarebbe una cellula,
poiché ogni formica ha un proprio compito come ogni cellula del nostro organismo.
© Federico Ferranti Corporation (in collaborazione con Alessandro D’Amico)
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