la ricostruzione e le applicazioni dei processi filogenetici

LA RICOSTRUZIONE E LE APPLICAZIONI DEI PROCESSI
FILOGENETICI
La filogenesi è un’ipotesi che descrive la storia dei discendenti di un gruppo di organismi a partire
dl loro progenitore comune.
L’albero filogenetico è il diagramma che illustra graficamente la storia evolutiva.
Per realizzare un albero filogenetico i sistematici analizzano i cambiamenti evolutivi che si sono
verificati nei caratteri degli organismi basandosi sul principio darwiniano che tutte le specie
discendono da un progenitore comune.
Ogni carattere condiviso da due o più specie e che è stato ereditato da un antenato comune
(carattere ancestrale) viene definito come omologo.
Al contrario, un carattere che differisce dalla sua forma ancestrale viene indicato come carattere
derivato.
Per determinare in che modo i caratteri sono cambiati nel corso dll’evoluzione, i sistematici devono
individuare lo stato del carattere nel progenitore comune e successivamente individuare il modo in
cui esso si è modificato nei discendenti.
L’evoluzione convergente e le inversioni evolutive generano caratteri simili pur non essendo stati
ereditati da un progenitore comune. I caratteri di questo tipo vengono indicati come caratteri
omoplastici e il fenomeno prende il nome di omoplasia
Talvolta l’identificazione dei caratteri ancestrali risulta difficile.
La prima tappa nella ricostruzione della storia filogenetica è quella di selezionare il gruppo di
organismi di cui si vuole ricostruire la filogenesi (ingroup) e di individuare un appropriato gruppo
di riferimento (outgroup) ovvero con una linea evolutiva di specie strettamente imparentate con
quelle del gruppo di studio ma che si è separata prima da queste ultime nell’albero evolutivo.
Il passo successivo prevede di scegliere i caratteri da prendere in esame per l’analisi e di identificare
le possibili forme di tali caratteri. I sistematici utilizzano caratteri fisiologici, morfologici (grande
mole posseduta di dati morfologici e ricche collezioni nei musei di tutto il mondo, caratteri
embrionali), comportamentali, molecolari (struttura primaria delle proteine omologhe, sequenze
di basi del DNA) che possono essere individuati sia negli organismi vivi che nei fossili.
Quanto maggiore è il numero di caratteri presi in considerazione, tanto maggiore è la probabilità
che l’albero filogenetico rifletta l’effettivo percorso evolutivo.
Partendo dal presupposto che ogni carattere derivato si sia evoluto una sola volta e che una volta
acquisito non viene perso analizziamo la seguente tabella:
L’analisi effettuata non sarebbe così semplice se nei gruppi di studio avessimo incluso un serpente
perché gli antenati lacertiliani dei serpenti erano provvisti di arti.
Nella maggior parte dei casi i metodi utilizzati per la ricostruzione dei percorsi evolutivi sono più
complessi perché devono tenere in considerazione il fatto che i caratteri possono cambiare più di
una volta e che essi possono essere soggetti a inversioni evolutive. Si utilizzano pertanto il
principio della parsimonia e il metodo delle massime somiglianze. Il primo afferma che tra
possibili ipotesi è opportuno scegliere quella più semplice in grado di spiegare i dati rilevati (che
prevede il minimo numero di cambiamenti evolutivi e il minor numero di omoplasie). Il secondo
richiede l’utilizzo di programmi informatici piuttosto complessi che tengono conto del fatto che le
mutazioni cambiano le sequenze nucleotidiche.
Il biologo svedese Carolus Linnaeus nel 1758 ideò il sistema di classificazione indicato come
nomenclatura binomiale. In esso ogni gruppo di organismi viene definito taxon (plurale taxa)
I tassonomi attuali ritengono che i sistemi di classificazione debbano riflettere i rapporti evolutivi
degli organismi e che i gruppi tassonomici debbano essere monofiletici. Un gruppo monofiletico
(clade) comprende tutti i discendenti di un particolare progenitore. Un gruppo contenente alcuni
membri che non condividono lo stesso progenitore viene definito polifiletico. Infine un gruppo che
contiene alcuni ma non tutti i discendenti di un particolare progenitore viene indicato come
parafiletico.
In alcuni casi un carattere può evolversi diverse volte.